La constante de gas (representada por la letra R), también conocida como constante de gas ideal, es una función de la presión (P), el volumen (V), la temperatura (T) y los moles de un gas (n) en un gas estequiométrico. ecuación. La ecuación PV = nRT se conoce como ley de los gases ideales. El valor de R se puede encontrar reordenando la ecuación para que lea R = (PV) / (nT). En otras palabras, la constante del gas es la presión del gas multiplicada por su volumen, dividida por el número de moles del gas multiplicado por su temperatura en Kelvins.
Los gases ideales son hipotéticos: obedecen estrictamente todas las leyes simples de los gases y tienen un volumen molar de 22.4141 litros a temperatura y presión estándar (STP), que es 273 Kelvin, 1 atmósfera. En STP, sin embargo, la mayoría de los gases se comportan como gases ideales, por lo que el valor de R es generalmente 0.0821 L atm / mol K o 8.3145 J / mol K. de 0.508 moles de oxígeno en un recipiente de 15 litros a 303 Kelvin. Se conocen el volumen, la temperatura y el número de moles.
P = (nRT) / V = (0.508 mol x 0.0821 L atm x 303 K) / 15.0 L mol K = 0.842 atm
Las cosas cambian cuando un gas está a baja temperatura o bajo alta presión. En estas condiciones, las moléculas de gas se mueven más juntas y más lentamente, por lo que las fuerzas intermoleculares, llamadas van der Waals, hacen que la presión medida sea más baja de lo esperado. Cuando las moléculas están más juntas, el volumen de las moléculas reales también se convierte en una fracción mayor del volumen total del gas.
Para compensar el comportamiento de los gases reales, entra en juego la ecuación de van der Waals. La expresión (n2a) / V2 compensa las fuerzas de atracción intermoleculares y la expresión nb compensa el volumen de moléculas de gas. Juntos, estos términos forman la ecuación de van der Waals:
[P + (n2a) / V2] x (V-nb) = nRT
Las expresiones n2a y nb se denominan constantes de van der Waals y deben determinarse experimentalmente. La ecuación de van der Waals solo es necesaria cuando el gas está a alta temperatura o baja presión. Si el gas está a temperatura ambiente o por encima de ella y a una presión inferior a unas pocas atmósferas, se aplicaría la ley de los gases ideales.