| Valores de R | Unidades (V-P-T-1-n-1) |
|---|---|
| 8,314472 | J-K-1-mol-1 |
| 0.0820574587 | L-atm-K-1-mol-1 |
| 8,20574587 × 10-5 | m3-atm-K-1-mol-1 |
| 8.314472 | cm3-MPa-K-1-mol-1 |
| 8,314472 | L-kPa-K-1-mol-1 |
| 8.314472 | m3-Pa-K-1-mol-1 |
| 62,36367 | L-mmHg-K-1-mol-1 |
| 62,36367 | L-Torr-K-1-mol-1 |
| 83.14472 | L-mbar-K-1-mol-1 |
| 1,987 | cal-K-1-mol-1 |
| 6,132440 | lbf-ft-K-1-g-mol-1 |
| 10.73159 | ft3-psi- °R-1-lb-mol-1 |
| 0.7302413 | ft3-atm-°R-1-lb-mol-1 |
| 998.9701 | ft3-mmHg-K-1-lb-mol-1 |
| 8.314472 × 107 | erg-K-1-mol-1 |
La constante de los gases (también conocida como constante molar, universal o ideal de los gases) es una constante física que aparece en varias ecuaciones fundamentales de las ciencias físicas, como la ley de los gases ideales y la ecuación de Nernst. Se expresa en unidades de energía (es decir, el producto presión-volumen) por kelvin y por mol. Es equivalente a la constante de Boltzmann, excepto que esta última se expresa en unidades de energía por kelvin por partícula.
Denominada por el símbolo R, el valor de la constante de los gases es:
R = 8.314472(15) J – K-1 – mol-1
Los dos dígitos entre paréntesis indican la incertidumbre (desviación estándar) en los dos últimos dígitos del valor.
Ley de los gases ideales
Un gas ideal (o gas «perfecto») es un gas hipotético que consiste en un número muy grande de partículas idénticas, cada una de ellas de volumen cero, distribuidas uniformemente en densidad, sin fuerzas intermoleculares. Además, las moléculas o átomos del gas tienen una completa aleatoriedad de dirección y velocidad, y sufren colisiones perfectamente elásticas con las paredes del recipiente. Las moléculas de un gas ideal se comparan a menudo con bolas de billar rígidas pero elásticas.
La constante de los gases aparece en la ley de los gases ideales (la ecuación de estado más sencilla) de la siguiente manera:
P = n R T V = R T V m {\displaystyle P={\frac {nRT}{V}={\frac {RT}{V_{\rm {m}}}}}
donde:
P {\displaystyle P\,\}
Esta ecuación no se aplica exactamente a los gases reales, porque cada molécula de un gas real sí ocupa un cierto volumen y las moléculas están sujetas a fuerzas intermoleculares. No obstante, esta ecuación se utiliza como una aproximación cuando se describe el comportamiento de un gas real, excepto cuando el gas se encuentra a altas presiones o bajas temperaturas.
Relación con la constante de Boltzmann
La constante de Boltzmann kB (a menudo abreviada k) tiene el valor de 1,3807 x 10-23 J.K-1. Puede utilizarse en lugar de la constante universal de los gases trabajando en número de partículas puras, N, en lugar de en número de moles, n, ya que
R = N A k B {\displaystyle \qquad R=N_{A}k_{B},}
donde N A {\displaystyle N_{A}} 
En términos de la constante de Boltzmann, la ley de los gases ideales puede escribirse como:
P V = N k B T {\displaystyle PV=Nk_{B}T,\}
donde N es el número de partículas (átomos o moléculas) del gas ideal.
Dada su relación con la constante de Boltzmann, la constante del gas ideal también aparece en ecuaciones no relacionadas con los gases.
Constante específica (o individual) de los gases
La constante específica de los gases o la constante individual de los gases de un gas o mezcla de gases (Rgas o simplemente R) viene dada por la constante universal de los gases, dividida por la masa molar ( M {\displaystyle M} 
La ecuación para calcular la constante específica de los gases para un gas en particular es la siguiente:
R g a s = R ¯ M {{displaystyle R_{rm {gas}}={frac {\bar {R}}{M}}
donde:
R g a s {\displaystyle R_{rm {gas}},\}} es el valor específico del gas.
En el sistema SI, las unidades para la constante específica de los gases son J-kg-1-K-1; y en el sistema imperial, las unidades son ft-lb-°R-1-slug-1.
La constante específica de los gases se representa a menudo con el símbolo R, y podría entonces confundirse con la constante universal de los gases. En estos casos, el contexto y/o las unidades de R deben dejar claro a qué constante de los gases se está haciendo referencia. Por ejemplo, la ecuación de la velocidad del sonido suele escribirse en términos de la constante específica de los gases.
Los valores de la constante individual de los gases para el aire y algunos otros gases comunes se indican en la siguiente tabla.
| Gas | Constante individual de gas Unidades de la IS (J-kg-1-K-1) |
Constante individual de gas Unidades imperiales (ft-lb-°R-1-slug-1) |
|---|---|---|
| Aire | 286.9 | 1,716 |
| Dióxido de carbono (CO2) | 188.9 | 1,130 |
| Helio (He) | 2,077 | 12,420 |
| Hidrógeno (H2) | 4,124 | 24,660 |
| Metano (CH4) | 518.3 | 3,099 |
| Nitrógeno (N2) | 296,8 | 1,775 |
| Oxígeno (O2) | 259.8 | 1,554 |
| Vapor de agua (H2O) | 461.5 | 2,760 |
Atmósfera estándar de EE.UU.
La Atmósfera estándar de EE.UU., 1976 (USSA1976) define la constante universal de los gases como:
R ¯ = 8.31432 × 10 3 N ⋅ m k m o l ⋅ K {\displaystyle {\bar {R}}=8,31432\times 10^{3}{frac {\mathrm {N\cdot m} {\mathrm {kmol\cdot K}} }}}
La USSA1976 reconoce, sin embargo, que este valor no es consistente con los valores citados para la constante de Avogadro y la constante de Boltzmann. Esta disparidad no supone una desviación significativa de la precisión, y la USSA1976 utiliza este valor de R para todos los cálculos de la atmósfera estándar. Cuando se utiliza el valor ISO de R, la presión calculada aumenta sólo 0,62 pascales a 11.000 metros (el equivalente a una diferencia de sólo 0,174 metros, o 6,8 pulgadas) y un aumento de 0,292 pascales a 20.000 metros (el equivalente a una diferencia de sólo 0,338 metros, o 13.2 pulgadas).
Ver también
- Atmósfera terrestre
- Gas
- Mole (unidad)
- Presión
- Temperatura
- Volumen
Notas
- 1.0 1.1 La constante individual y universal de los gases. La caja de herramientas de la ingeniería. Recuperado el 15 de julio de 2008.
- Para calcular el valor de la constante específica de un gas en unidades del SI, se debe dividir el valor de la constante universal de los gases (en unidades del SI) por la masa molar (o peso molecular) del gas en kilogramos por mol.
- Atmósferas estándar. Recuperado el 15 de julio de 2008.
- 4.0 4.1 Atmósfera estándar de Estados Unidos, 1976. National Oceanic and Atmospheric Administration; National Aeronautics and Space Administration; United States Air Force. Recuperado el 15 de julio de 2008.
- Instituto Americano de Ingenieros Químicos. 1984. Ideal Gas Law, Enthalpy, Heat Capacity, Heats of Solution and Mixing. New York: American Institute of Chemical Engineers. ISBN 0816902607.
- Atkins, Peter, y Loretta Jones. 2008. Chemical Principles: The Quest for Insight, 4th ed. New York: W.H. Freeman. ISBN 0716799030.
- Chang, Raymond. 2006. Chemistry, 9th ed. New York: McGraw-Hill Science/Engineering/Math. ISBN 0073221031.
- Cotton, F. Albert, y Geoffrey Wilkinson. 1980. Advanced Inorganic Chemistry, 4th ed. New York: Wiley. ISBN 0471027758.
- McMurry, J., y R.C. Fay. 2004. Chemistry, 4th ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. ISBN 0131402080.
Todos los enlaces recuperados el 23 de mayo de 2017.
- La constante de gas individual y universal. The Engineering ToolBox.
- La constante ideal de los gases.
Créditos
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- Historia de la constante del gas
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- Historia de la «constante del gas»
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