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Die Gaskonstante ist der Unterschied der Wärmekapazität eines idealen Gases zwischen isobarer (gleicher Druck) und isochorer (gleiches Volumen) Zustandsänderung, bezogen auf die Stoffmenge Mol.

Physikalische Konstante
Name Universelle Gaskonstante
Formelzeichen
Wert
SI
Unsicherheit (rel.) (exakt)
Bezug zu anderen Konstanten

Deshalb wird sie auch molare Gaskonstante genannt. Gängig sind auch die Begriffe universelle, oder auch allgemeine Gaskonstante (Formelzeichen: ).

WertBearbeiten

Die Gaskonstante ist das Produkt aus Avogadro-Konstante (NA) und Boltzmann-Konstante (kB):

 

Da beide Konstanten seit der Neudefinition der SI-Basiseinheiten von 2019 per Definition vorgegeben sind, ist auch der Zahlenwert der Gaskonstante exakt:

 .

BedeutungBearbeiten

Die allgemeine Gaskonstante wurde auf empirischem Weg als Proportionalitätskonstante der allgemeinen Gasgleichung idealer Gase

 

ermittelt. Hier dient sie der Verknüpfung der Zustandsgrößen Temperatur  , Stoffmenge  , Druck   und Volumen  , wird jedoch auch in zahlreichen weiteren Anwendungen und Formeln genutzt.

Es ist hierbei jedoch alles andere als offensichtlich, dass die molare Gaskonstante für alle idealen Gase denselben Wert hat und dass es in der Folge eine universelle bzw. allgemeine Gaskonstante gibt. Man könnte vermuten, dass der Gasdruck von der Molekülmasse des Gases abhängt, was aber für ideale Gase nicht der Fall ist. Amadeo Avogadro stellte 1811 erstmals fest, dass die molare Gaskonstante für verschiedene ideale Gase gleich ist, bekannt als Gesetz von Avogadro.

Das Produkt   aus Stoffmenge und allgemeiner Gaskonstante wurde früher als Regnaultsche Zahl oder Regnaultsche Konstante (nach Henri Victor Regnault) bezeichnet.

Spezifische GaskonstanteBearbeiten

Spezifische Gaskonstante und molare Masse[1]
Gas  
in J·kg−1·K−1
 
in g·mol−1
Argon, Ar 208,1 39,95
Kohlenstoffdioxid, CO2 188,9 44,01
Kohlenstoffmonoxid, CO 296,8 28,01
Helium, He 2077,1 4,003
Wasserstoff, H2 4124,2 2,016
Methan, CH4 518,4 16,04
Stickstoff, N2 296,8 28,01
Sauerstoff, O2 259,8 32,00
Propan, C3H8 188,5 44,10
Schwefeldioxid, SO2 129,8 64,06
trockene Luft 287,1 28,96
Wasserdampf, H2O 461,4 18,02

Division der universellen Gaskonstante durch die molare Masse   eines bestimmten Gases liefert die spezifische (auf die Masse bezogene) und für das Gas spezielle oder auch individuelle Gaskonstante, Formelzeichen:  

Beispiel an LuftBearbeiten

Die molare Masse für trockene Luft beträgt 0,028 964 4 kg/mol[2]. Somit ergibt sich für die spezifische Gaskonstante von Luft:

 

Die thermische Zustandsgleichung für ideale Gase ist dann:

 

wobei m die Masse ist.

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. Langeheinecke: Thermodynamik für Ingenieure. Vieweg+Teubner, Wiesbaden 2008, ISBN 978-3-8348-0418-1
  2. Günter Warnecke: Meteorologie und Umwelt: Eine Einführung. Google eBook, S. 14, eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche.