Hauptunterschied – universelle Gaskonstante vs. charakteristische Gaskonstante
Die gasförmige Phase ist eine der drei Hauptphasen, in denen Materie existieren kann. Es ist der am stärksten komprimierbare Zustand der drei Aggregatzustände. Unter normalen Bedingungen existieren nur 11 Elemente von anderen Elementen als Gase. Das „ideale Gasgesetz“liefert uns jedoch eine Gleichung, mit der sich das Verh alten eines normalen Gases erklären lässt. Es hat eine Proportionalitätskonstante, die als universelle Gaskonstante bezeichnet wird, und wenn es auf ein reales Gas angewendet wird, wird diese Konstante mit einer Modifikation verwendet. Dann spricht man von einer charakteristischen Gaskonstante. Der Hauptunterschied zwischen der universellen Gaskonstante und der charakteristischen Gaskonstante besteht darin, dass die universelle Gaskonstante nur für ideale Gase gilt, während die charakteristische Gaskonstante für reale Gase gilt.
Was ist die universelle Gaskonstante?
Gasmoleküle können sich frei im Raum bewegen, da sie sehr leichte Moleküle sind. Kräfte zwischen Gasmolekülen sind schwache Van-der-Waal-Anziehungskräfte. Um jedoch das Verh alten eines Gases zu erklären, haben Wissenschaftler Theorien unter Verwendung eines hypothetischen Gases abgeleitet, das als ideales Gas bekannt ist. Sie haben auch ein Gesetz bezüglich dieses idealen Gases abgeleitet, das als ideales Gasgesetz bekannt ist.
Zuerst sollten wir wissen, was ein ideales Gas bedeutet. Es ist ein hypothetisches Gas, das die folgenden Eigenschaften aufweisen würde, wenn es ein echtes Gas wäre. Dies sind nur Vermutungen.
- Ein ideales Gas besteht aus vielen kleinen Gasmolekülen.
- Das Volumen dieser Gasmoleküle ist vernachlässigbar.
- Es gibt keine Anziehungskraft zwischen Gasmolekülen.
- Die Bewegung dieser Gasmoleküle folgt dem Newtonschen Bewegungsgesetz.
- Kollisionen von Molekülen sind völlig elastisch.
Wenn man sich diese Eigenschaften ansieht, ist es verständlich, dass keines der realen Gase ideal ist.
Was ist das ideale Gasgesetz
Das ideale Gasgesetz gibt den Zustand eines idealen Gases an und wird durch folgende Gleichung erklärt.
PV=nRT
P – Druck des idealen Gases
V – Volumen des idealen Gases
n – Molzahl des idealen Gases (Stoffmenge)
T – Temperatur
Der Term R ist hier die universelle Gaskonstante. Der Wert von R kann unter Berücksichtigung der Standardtemperatur und des Standarddrucks berechnet werden, die 00C und 1 atm Druck sind. Daraus ergibt sich ein Wert für die universelle Gaskonstante von 0,082057 L/(K.mol).
Was ist die charakteristische Gaskonstante?
Bei der Anwendung der idealen Gasgleichung für normale Gase muss die obige Gleichung modifiziert werden, da sich keines der realen Gase wie ein ideales Gas verhält. Daher wird dort eine charakteristische Gaskonstante anstelle einer universellen Gaskonstante verwendet. Die Eigenschaften realer Gase, die sich von idealen Gasen unterscheiden, können wie folgt aufgelistet werden.
- Reale Gase bestehen im Vergleich zu idealen Gasen aus unterscheidbaren großen Molekülen.
- Diese Gasmoleküle haben ein bestimmtes Volumen.
- Zwischen Gasmolekülen wirken schwache Van-der-Waal-Kräfte.
- Kollisionen sind nicht vollständig elastisch.
Daher kann das ideale Gasgesetz nicht direkt auf ein reales Gas angewendet werden. Somit wird eine einfache Modifikation durchgeführt; Die universelle Gaskonstante wird durch die Molmasse des Gases dividiert, bevor sie in die Gleichung eingesetzt wird. Es kann wie folgt dargestellt werden.
Rspezifisch=R/M
Rspezifisch –Charakteristische Gaskonstante
R – Universelle Gaskonstante
M – Molmasse des Gases
Dies kann sogar für ein Gasgemisch verwendet werden. Dann sollte die R-Konstante durch die Molmasse des Gasgemisches dividiert werden. Diese charakteristische Gaskonstante wird auch als spezifische Gaskonstante bezeichnet, da ihr Wert vom Gas bzw. Gasgemisch abhängt.
Abbildung 01: Ideales Gas vs. reales Gas
Was ist der Unterschied zwischen der universellen Gaskonstante und der charakteristischen Gaskonstante?
Universelle Gaskonstante vs. charakteristische Gaskonstante |
|
| Die universelle Gaskonstante wird nur für ein ideales Gas verwendet. | Die charakteristische Gaskonstante wird für ein reales Gas verwendet. |
| Berechnung | |
| Die universelle Gaskonstante wird anhand von Standardwerten für Temperatur und Druck (STP) berechnet. | Charakteristische Gaskonstante wird mit STP-Werten zusammen mit der Molmasse des realen Gases berechnet. |
| Beziehung zum Gas | |
| Universelle Gaskonstante ist unabhängig vom entnommenen Gas. | Charakteristische Gaskonstante ist gasabhängig. |
| Wert | |
| Der Wert der universellen Gaskonstante beträgt 0,082057 L/(K.mol). | Der Wert für die charakteristische Gaskonstante hängt immer vom Gas ab. |
Zusammenfassung – Universelle Gaskonstante vs. charakteristische Gaskonstante
Ein ideales Gas ist ein hypothetisches Gas, von dem angenommen wird, dass es Eigenschaften hat, die sich stark von denen eines realen Gases unterscheiden. Das ideale Gasgesetz wird gebildet, um das Verh alten eines idealen Gases zu erklären. Bei der Verwendung dieser Konstante bei realen Gasen sollte sie jedoch modifiziert werden, indem eine andere charakteristische Gaskonstante als die universelle Gaskonstante angewendet wird. Denn keines der realen Gase verhält sich wie ein ideales Gas. Der Hauptunterschied zwischen der universellen Gaskonstante und der charakteristischen Gaskonstante besteht darin, dass die universelle Gaskonstante nur für ideale Gase gilt, während die charakteristische Gaskonstante für reale Gase gilt.
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