Costante dei gas

Costante dei gas
Simbolo	R
Valore	8,314462618... J / mol K
Campo	numeri razionali

La costante dei gas (o costante universale dei gas), simboleggiata dalla lettera $R$ è una costante che mette in relazione la pressione $p$ , la temperatura $T$ (espressa in kelvin), il volume $V$ e la quantità di sostanza $N$ , secondo l'equazione:

pV=NRT

nota come equazione di stato dei gas perfetti in quanto riferita a un ipotetico gas ideale, composto da sole particelle puntiformi prive di interazioni attrattive o repulsive tra loro. R rappresenta il lavoro che $1$ mole di gas compie quando si espande in seguito all'aumento di temperatura pari a $1$ kelvin a pressione $p$ costante.

Valore della costante dei gas^[1]	Unità di misura
8,314462618...	J K⁻¹ mol⁻¹
0,082057338(47)	L atm K⁻¹ mol⁻¹
0,08314462618...	L bar K⁻¹ mol⁻¹
8,2057338(47) × 10⁻⁵	m³ atm K⁻¹ mol⁻¹
8,314462618...	cm³ MPa K⁻¹ mol⁻¹
8,314462618...	L kPa K⁻¹ mol⁻¹
8,314462618...	m³ Pa K⁻¹ mol⁻¹
8314,462618...	L Pa K⁻¹ mol⁻¹
62.363577(36)	L mmHg K⁻¹ mol⁻¹
62.363577(36)	L Torr K⁻¹ mol⁻¹
83,14462618...	L mbar K⁻¹ mol⁻¹
1,9872036(11)	cal K⁻¹ mol⁻¹
6,132440	lbf ft K⁻¹ g mol⁻¹
10,7316	ft³ psi °R⁻¹ lb-mol⁻¹
8,617 × 10⁻⁵	eV K⁻¹ atom⁻¹
0,7302	ft³ atm °R⁻¹ lb-mol⁻¹

Il valore esatto è calcolato usando la costante di Boltzmann (dove $N_{\mathrm {A} }$ è la costante di Avogadro):

$R=N_{\mathrm {A} }\,k_{\mathrm {B} }=8{,}314\,462\,618\,153\,24~{\frac {\mathrm {J} }{\mathrm {mol~K} }}$

Dall'equazione di stato, mantenendo costanti la temperatura, la pressione o il volume si ottengono le equazioni empiriche sviluppate da Boyle, Charles e Gay-Lussac (rispettivamente per le trasformazioni isoterme, isobare e isocore).

Costante dei gas specifica

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La costante dei gas specifica sia per un gas sia per una miscela di gas ( ${\bar {R}}$ ) è data dalla costante universale dei gas R divisa per la massa molare del gas o della miscela di gas (mm):

{\bar {R}}={\frac {R}{mm}}

,

e l'equazione di stato dei gas perfetti si riscrive nella forma:

{\frac {p}{\rho }}={\bar {R}}T

dove con $\rho$ si è indicata la densità. È comune rappresentare la costante dei gas specifica con il simbolo $R$ . In questi casi il contesto o le unità di misura di $R$ dovrebbero chiarire a quale delle sue costanti si faccia riferimento. Per esempio l'equazione della velocità del suono in un gas è usualmente scritta in termini della costante specifica.

La costante specifica per l'aria secca è:^[2]

{\bar {R}}=287\mathrm {,} 052874\;{\frac {\mbox{J}}{{\mbox{kg}}\,{\mbox{K}}}}=0\mathrm {,} 287\;{\frac {\mbox{kJ}}{{\mbox{kg}}\,{\mbox{K}}}}

Note

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^ CODATA Value: molar gas constant, su physics.nist.gov. URL consultato il 28 maggio 2019.
^ 2 Mathematical framework

Bibliografia

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Sergio Rosati, Fisica Generale, Casa Editrice Ambrosiana - Milano, 1990, ISBN 88-408-0368-8.
Paolo Mazzoldi, Massimo Nigro, Cesare Voci, Fisica - Volume I (seconda edizione), Napoli, EdiSES, 2010, ISBN 88-7959-137-1.