Constante universal de los gases ideales

De Wikipedia, la enciclopedia libre
Saltar a: navegación, búsqueda

La constante universal de los gases ideales es una constante física que relaciona entre sí diversas funciones de estado termodinámicas, estableciendo esencialmente una relación entre la energía, la temperatura y la cantidad de materia.

Introducción[editar]

En su forma más particular la constante se emplea en la relación de la cantidad de materia en un gas ideal, medida en número de moles (n), con la presión (P), el volumen (V) y la temperatura (T), a través de la ecuación de estado de los gases ideales

P V = n R T

El modelo del gas ideal asume que el volumen de la molécula es cero y las partículas no interactúan entre sí. La mayor parte de los gases reales se acercan a esta constante dentro de dos cifras significativas, en condiciones de presión y temperatura suficientemente alejadas del punto de licuefacción o sublimación. Las ecuaciones de estado de gases reales son, en mucho casos, correcciones de la anterior.

Valor de R[editar]

El valor de R en distintas unidades es:


   R = \begin{cases} = 0,08205746 \mathrm{ \left[ \frac{atm \cdot L}{mol \cdot K} \right ]}\\
   = 62,36367 \mathrm{ \left[ \frac{mmHg \cdot L}{mol \cdot K}\right ]}\\
   = 1,987207 \mathrm{ \left[ \frac{cal}{mol \cdot K}\right ]}\\
   = 8,314472 \mathrm{ \left[ \frac{J}{mol \cdot K} \right ]}\\
   = 8,314472 \mathrm{ \left[\frac {Pa \cdot m^{3} }{mol \cdot K} \right]} \end{cases}

  1.  R = 8,314472 \quad \mathrm{J / \left( K \cdot mol \right)}\,
  2.  R = 8,314472 \cdot 10^{-3} \ \quad \mathrm{kJ / \left( K \cdot mol \right)}
  3.  R = 0,08205746 \quad \mathrm{L \cdot atm / \left( K \cdot mol \right)}
  4.  R = 8,205746 \cdot 10^{-5} \quad \mathrm{m^3 \cdot atm / \left(K \cdot mol \right)}
  5.  R = 8,314472 \quad \mathrm{cm^3 \cdot MPa / \left( K \cdot mol \right)}
  6.  R = 8,314472 \quad \mathrm{L \cdot kPa / \left( K \cdot mol \right)}
  7.  R = 8,314472 \quad \mathrm{m^3 \cdot Pa / \left( K \cdot mol \right)}
  8.  R = 62,36367 \quad \mathrm{L \cdot mmHg / \left( K \cdot mol \right)}
  9.  R = 62,36365 \quad \mathrm{L \cdot Torr / \left( K \cdot mol \right)}
  10.  R = 83,14472 \quad \mathrm{L \cdot mbar / \left( K \cdot mol,\right)}
  11.  R = 1.987207 \quad \mathrm{cal / \left( K \cdot mol \right)}
  12.  R = 6,132440 \quad \mathrm{lbf \cdot ft \cdot K^{-1} \cdot g-mol^{-1}}
  13.  R = 10,73159 \quad \mathrm{ft^3 \cdot {psi} \cdot  {}^ \circ R^{-1} \cdot lb-mol^{-1}}
  14.  R = 0,7302413 \quad ft^3 \cdot atm   \cdot {}^ \circ R^{-1} \cdot lb-mol^{-1} \,
  15.  R = 2,2024\quad ft^3 \cdot mmHg \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1} \,
  16.  R = 8,314472 \cdot 10^7 \quad erg \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1} \,
  17.  R = 1716 \quad ft \cdot lb \cdot {}^\circ R^{-1} \cdot slug^{-1} \; \mbox{(solo aire)}
  18.  R = 286,9 \quad N \cdot m \cdot kg^{-1} \cdot K^{-1} \mbox{(solo aire)}
  19.  R = 286,9 \quad J \cdot kg^{-1} \cdot K^{-1} \; \mbox{(solo aire)}
  20.  R = 0,08205746 \quad dm^3 \cdot atm / \left( K \cdot mol\right) \,

Relevancia[editar]

Si bien la constante se introdujo originalmente en el contexto de los gases, y de ahí su nombre, la constante R aparece en muchos otros contextos que no tienen nada que ver con lo gases. Eso se debe a que realmente la constante R está relacionada con la constante de Boltzmann, que es es una factor que relaciona en muchos sistemas unidades de energía con unidades de temperatura. Así, cuando la relación se establece con la cantidad de materia entendida como número de partículas, se transforma la constante R en la constante de Boltzmann, que es igual al cociente entre R y el número de Avogadro:

    k_B = \frac{R}{N_A}

Además de en la ecuación de estado de los gases ideales, la constante universal R (o en forma de constante de Boltzmann) aparece en muchas expresiones físico-químicas importantes, como la ecuación de Nernst, la de Clausius-Mossotti (conocida también como de Lorentz-Lorentz), la de Arrhenius o la de Van't Hoff, así como en termodinámica estadística.

Véase también[editar]

Referencias[editar]

Bibliografía[editar]

  • Peter J. Mohr, and Barry N. Taylor, "CODATA recommended values of the fundamental physical constants: 1998", Rev. Mod. Phys., Vol 72, No. 2, April 2000
  • Levine, I.N. “Physical Chemistry ” (4ª ed.), McGraw-Hill, New York, 1996. “Fisicoquímica” (trad. A. González Ureña, versión de la 4ª ed.), McGraw-Hill/Interamericana, Madrid, 1999.

Enlaces externos[editar]