Constante universelle des gaz parfaits
La constante universelle des gaz parfaits (notée R, Rm ou Rn) est le produit du nombre d'Avogadro (NA) et de la constante de Boltzmann (kB). Ce produit vaut 8,314 462 1 J mol−1 K−1 avec une incertitude de 7,5×10−6 J mol−1 K−1[1].
Sommaire
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]
| 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 | 2 077 | 4,003 |
| Dihydrogène, H2 | 4 124 | 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, Rs, en divisant la constante universelle des gaz parfaits par la masse molaire du gaz.
La masse molaire de l'air sec vaut Ma = 28,9644 g/mol = 0,028 964 4 kg/mol. Ainsi, la constante spécifique de l'air sec vaut :
- .
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.
Expression de la constante dans d'autres unités[modifier | modifier le code]
Il est relativement facile de convertir la constante des gaz parfaits dans d'autres systèmes d'unités, comme le système CGS ou le système américain. D'où les valeurs approchées :
- R = 8,314 m3·Pa·mol-1·K-1 ou 8,314 l·kPa·mol-1·K-1 ;
- R = 0,08206 l·atm·mol-1·K-1 ;
- R = 8,2057×10-5 m3·atm·mol-1·K-1 ;
- R = 62,3637 l·Torr·mol-1·K-1 ou 62,3637 l·mmHg·mol-1·K-1[2] ;
- R = 1,987 cal·K-1·mol-1[3].
Références[modifier | modifier le code]
- (de) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en allemand intitulé « Universelle Gaskonstante » (voir la liste des auteurs).
- CODATA, Valeur de la constante des gaz parfaits publiée par le NIST (National Institute of Standards and Technology) (consulté le 3 mars 2012).
- (en) « Gas Constant (R) Definition », sur About education, (consulté le 4 septembre 2014).
- « Loi du gaz parfait » (consulté le 26 novembre 2014).
