Constante universelle des gaz parfaits

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La constante universelle des gaz parfaits (notée R, R_m ou R^n) est le produit du Nombre d'Avogadro (\mathcal{N_A}) et de la constante de Boltzmann (k_B). Ce produit vaut 8,3144621 J⋅mol-1⋅K-1 avec une incertitude de 7,5×10-6 J⋅mol-1⋅K-1[1].

Histoire des sciences[modifier | modifier le code]

La constante universelle des gaz parfaits a été empiriquement déterminée en tant que constante de proportionnalité de l'équation des gaz parfaits. Elle établit le lien entre les variables d'état que sont la température, la quantité de matière, la pression et le volume. Elle est également utilisée dans de nombreuses autres applications et formules.

Il est tout sauf évident que la constante des gaz parfaits (dite aussi molaire) ait la même valeur pour tous les gaz idéaux et qu'elle soit universelle. On aurait pu supposer que la pression du gaz dépend de la masse, mais ce n'est pas le cas pour les gaz idéaux. Ce constat est exprimé par la Loi d'Avogadro, énoncée pour la première fois par Amedeo Avogadro en 1811.

Constantes spécifiques des gaz parfaits[modifier | modifier le code]

Constante spécifique du gaz Rs,
aussi appelée constante individuelle du gaz Ri
Gaz Unités Internationales
[J·kg-1·K-1]
Masse molaire
[g·mol-1]
Argon, Ar 208 39,94
Dioxyde de carbone, CO2 188,9 44,01
Monoxyde de carbone, CO 297 28,01
Hélium, He 2077 4,003
Dihydrogène, H2 4124 2,016
Méthane, CH4 518,3 16,05
Diazote, N2 296,8 28,02
Dioxygène, O2 259,8 31,999
Propane, C3H8 189 44,09
Dioxyde de soufre, SO2 130 64,07
Air 287 28,97
Vapeur d'eau, H2O 462 18,01

On obtient la constante spécifique (ou individuelle) d'un gaz, notée R_s, en divisant la constante universelle des gaz parfaits par la masse molaire du gaz.

R_\mathrm{s}=\frac{R}{M}

La masse molaire de l'air sec vaut M_a = 28,9644 g/mol = 0,0289644 kg/mol. Ainsi, la constante spécifique de l'air sec vaut :

R_\mathrm{s,air} =287{,}058\;\mathrm{J\ kg^{-1}\ K^{-1}}.

Le tableau ci-contre indique les valeurs des constantes spécifiques pour certains gaz.

La masse molaire M d'un gaz est une grandeur couramment utilisée pour identifier un gaz. Nous devrions ainsi éviter d'utiliser la constante spécifique des gaz, et plutôt utiliser la constante universelle des gaz parfaits avec la masse molaire.

Références[modifier | modifier le code]

  1. CODATA, Valeur de la constante des gaz parfaits publiée par le NIST (National Institute of Standards and Technology). Consulté le 3 mars 2012

Articles connexes[modifier | modifier le code]