Stała gazowa

Stała gazowa (uniwersalna stała gazowa, molowa stała gazowa; oznaczana symbolem R[1]) – stała fizyczna równa pracy wykonanej przez 1 mol gazu doskonałego podgrzewanego o 1 kelwin (stopień Celsjusza) podczas przemiany izobarycznej.

Uniwersalna stała gazowa jest stałym współczynnikiem w równaniu stanu gazu doskonałego:

gdzie:

ciśnienie gazu (w Pa),
temperatura gazu (w K),
objętość zajmowana przez gaz podlegający przemianie (w m³),
– liczba moli gazu podlegającego przemianie.
z czego wynika

gdzie:

stała Avogadra = 6,022 140 76 ×1023 mol−1[2]
stała Boltzmanna = 1,380 649×10−23 J· K−1[2]

Wartość uniwersalnej stałej gazowej nie zależy od rodzaju gazu. Po redefinicji jednostek SI, w tym stałej Boltzmanna i stałej Avogadra[2], od 20 maja 2019 jej wartość wynosi dokładnie:

[a]

Dla gazu doskonałego, uniwersalna stała gazowa jest równa różnicy ciepła właściwego molowego przy stałej objętości oraz przy stałym ciśnieniu:

Pomiar stałej gazowejEdytuj

W roku 2006 dokonano pomiaru   poprzez pomiar prędkości dźwięku  ca(p, T) w argonie w temperaturze T punktu potrójnego wody (użytego do zdefiniowania kelwina) przy różnych ciśnieniach p, i ekstrapolacji do granicy ciśnienia zerowego ca(0, T). Wartość R jest otrzymana wtedy z zależności[1]:

 

gdzie:

 wykładnik adiabaty,
  – temperatura,
  – masa molowa argonu.

Indywidualna stała gazowaEdytuj

Indywidualna stała gazowa (oznaczana symbolem r) – stała fizyczna równa pracy wykonanej przez 1 kg gazu podgrzewanego o 1 kelwin (stopień Celsjusza) podczas przemiany izobarycznej.

Również indywidualna stała gazowa jest stałym współczynnikiem w równaniu stanu gazu doskonałego:

 

gdzie:

  – ciśnienie gazu (w Pa),
  – temperatura gazu (w K),
 objętość właściwa gazu podlegającego przemianie (w m³/kg).

Indywidualna stała gazowa jest równa różnicy między ciepłem właściwym przy stałej objętości a ciepłem właściwym przy stałym ciśnieniu:

 

Wartość indywidualnej stałej gazowej jest zależna wyłącznie od masy molowej gazu i można ją wyliczyć z zależności:

 

gdzie:

  – masa molowa gazu (w kg/mol).

Np. dla powietrza r = 287,05 J/(kg·K) (przyjmując średnią masę molową powietrza 0,0289647 kg/mol i R = 8,3144598 J/(mol·K))[3].

Zobacz teżEdytuj

UwagiEdytuj

PrzypisyEdytuj

  1. a b Peter J. Mohr, Barry N. Taylor, David B. Newell, CODATA recommended values of the fundamental physical constants: 2006, „Reviews of Modern Physics”, 80 (2), 2008, s. 633–730, DOI10.1103/RevModPhys.80.633 (ang.).
  2. a b c Redefinicja SI, Warszawa: Główny Urząd Miar, 2018, s. 18 [dostęp 2020-11-16].
  3. The Individual and Universal Gas Constants. The Engineering ToolBox. [dostęp 2016-05-29].

BibliografiaEdytuj

  • E. Kalinowski: Termodynamika. Wrocław: Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej, 1994.
  • J. Szargut: Termodynamika techniczna. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2000.
  • E. Tuliszka: Termodynamika techniczna. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1980.
  • S. Wiśniewski: Termodynamika techniczna. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 2005.