Univerzálna plynová konštanta
The univerzálny, ideálne, molárne alebo všeobecná plynová konštanta (Symbol: R, Rm alebo R n) je produktom Avogadrovej konštanty (A) a Boltzmannova konštanta (kB). Produkt má hodnotu 8,314472 J mol -1 K -1 s odhadovanou štandardnou odchýlkou 0,000015 J mol -1 K -1 (zdroj: CODATA [1]):
| Argon, ar | 208 | 39,94 |
| Oxid uhličitý, CO2 | 188,9 | 44.01 |
| Oxid uhoľnatý, CO | 297 | 28.01 |
| Hélium, on | 2077 | 4,003 |
| Vodík, H2 | 4124 | 2,016 |
| Metán, CH4 | 518,3 | 16.05 |
| Dusík, N2 | 296,8 | 28.02 |
| Kyslík, O2 | 259,8 | 31 999 |
| Propán, C3H8 | 189 | 44,09 |
| Oxid siričitý, SO2 | 130 | 64,07 |
| vzduch | 287 | 28,97 |
| Vodná para, H2O | 462 | 18.01 |
Ďalšie odporúčané odborné znalosti
Nenechajte statickú elektrinu ovplyvniť vašu presnosť váženia.
Aká je citlivosť mojej stupnice?
Aký je správny spôsob kontroly opakovateľnosti na váhach?
Všeobecná konštanta plynu bola stanovená empiricky ako konštanta proporcionality všeobecnej rovnice plynu a používa sa tu na prepojenie stavových premenných teplota, množstvo látky, tlak a objem, ale používa sa aj v mnohých ďalších aplikáciách a vzorcoch. Nie je tu však zrejmé, že konštanta molárneho plynu má rovnakú hodnotu pre všetky ideálne plyny a že v dôsledku toho existuje univerzálny alebo. všeobecne Plynová konštanta tam. Dalo by sa predpokladať, že tlak plynu závisí od molekulovej hmotnosti plynu, čo však neplatí pre ideálne plyny. Zistenie, že molárna plynová konštanta je rovnaká pre rôzne ideálne plyny, vyplýva z Avogadrovho zákona, ktorý ako prvý postuloval Amadeo Avogadro v roku 1811.
Univerzálna plynová konštanta vydelená molárnou hmotnosťou určitého plynu dáva konkrétne alebo individuálna plynová konštanta (Symboly vzorca: Rs, Rspez)
Molárna hmotnosť M.L pre suchý vzduch je 28,9644 g/mol = 0,0289644 kg/mol. Výsledkom je konštanta špecifického plynu R.s, vzduch zo vzduchu
Pretože molárna hmotnosť je zvyčajne bežnejším parametrom plynu, malo by sa zabrániť použitiu špecifickej plynovej konštanty a namiesto nej by sa mala použiť univerzálna plynová konštanta spolu s molárnou hmotnosťou.
Experiment na zistenie aproximácie plynovej konštanty
Náradie
Potrebné vybavenie
- 1 odmerný valec 200 ml
- 1 stojan + svorka pre odmerný valec
- 1 akvárium alebo veľká sklenená nádoba naplnená vodou (pri izbovej teplote)
- 1 zapaľovač
- 1 sušič vlasov alebo iná možnosť sušenia, ktorá je čo najlepšia
Požadované meracie prístroje
- Izbový teplomer
- barometer
- Analytická rovnováha
Experimentálne nastavenie
Pracovný poriadok
- Hmotnosť zapaľovača sa meria čo najpresnejšie, ideálne na 10 mg alebo presnejšie, a hodnota sa označuje ako hmotnosť 1.
- Odmerný valec naplníte úplne vodou z akvária, hore ho držíte zavretý a ponoríte ho do akvária hore dnom. Potom je valec upevnený statívom.
- Zapaľovač je ponorený v akváriu a bután sa nechá prúdiť zdola do odmerného valca. Je dôležité zabezpečiť, aby všetky plynové bubliny skutočne stúpali vo valci.
- Po naplnení valca na cca 130 - 150 ml zapaľovač vyberte a dôkladne ho osušte sušičom vlasov. POZOR! Zapaľovač sa nesmie príliš zahriať (riziko prasknutia). Potom znova určte hmotnosť zapaľovača a zaznamenajte hodnotu ako hmotnosť 2.
- Odmerný valec sa uvoľňuje a zdvíha alebo spúšťa na tyči stojana, až kým nie je rovnaká hladina vody vo valci a vonku. Takto je zabezpečené, že tlak vo vnútri odmerného valca je rovnaký ako tlak vonkajšieho vzduchu.
Nakoniec sa stanovia tieto hodnoty: teplota miestnosti (izbový teplomer), tlak vzduchu (barometer), presný objem v odmernom valci (ak nie je známy, doplňte toľko vody, kým sa zásobník nenaplní; objem pridanej vody potom zodpovedá objemu fľaše), pokles hmotnosti zapaľovača (Hmotnosť 1 mínus hmotnosť 2), tlak nasýtených pár vody (zistí sa pomocou určenej teploty miestnosti v tamojšej tabuľke článku).
Predpokladáme, že plyn v zapaľovači je čistý bután (C4H10). Hmotnostný úbytok v zapaľovači vydelíme molárnou hmotnosťou butánu (58 g/mol). Výsledná hodnota je množstvo butánu na mol.
Na výpočet skutočného tlaku vyvíjaného butánom v odmernom valci sa odpočíta tlak nasýtených pár vody pri izbovej teplote od tlaku vonkajšieho vzduchu.
Všetky hodnoty boli teraz určené experimentálne, aby bolo možné vypočítať plynovú konštantu nasledovne:
Ak teraz vložíte všetky určené hodnoty (teplota v Kelvinoch, tlak v Pascaloch, objem v kubických metroch a množstvo látky v móloch) do tejto transformovanej formy všeobecnej rovnice plynu, dostaneme experimentálne určenú hodnotu pre R..