Constante universal de los gases ideales

La constante universal de los gases ideales es una constante física que relaciona entre sí diversas funciones de estado termodinámicas, estableciendo esencialmente una relación entre la energía, la temperatura y la cantidad de materia.

En su forma más particular la constante se emplea en la relación de la cantidad de materia en un gas ideal, medida en número de moles (n), con la presión (P), el volumen (V) y la temperatura (T), a través de la ecuación de estado de los gases ideales

$\qquad P V = n R T$

El modelo del gas ideal asume que el volumen de la molécula es cero y las partículas no interactúan entre sí. La mayor parte de los gases reales se acercan a esta constante dentro de dos cifras significativas, en condiciones de presión y temperatura suficientemente alejadas del punto de licuefacción o sublimación. Las ecuaciones de estado de gases reales son, en mucho casos, correcciones de la anterior.

Valor de R

El valor de R en distintas unidades es:

$\qquad R = 0,08205746 \left [ \frac{\textrm{atm} \cdot \textrm{L}}{\textrm{mol} \cdot \textrm{K}} \right ] = 62,36367 \left [ \frac{\textrm{mmHg} \cdot \textrm{L}}{\textrm{mol} \cdot \textrm{K}}\right] = 1,987207 \left [ \frac{\textrm{cal}}{\textrm{mol} \cdot \textrm{K}} \right ] = 8,314472 \left [ \frac{J}{\textrm{mol} \cdot \textrm{K}} \right ]$

Cuando la relación se establece con la cantidad de materia entendida como número de partículas, se transforma la constante R en la constante de Boltzmann, que es igual al cociente entre R y el número de Avogadro:

$\qquad k_B = \frac{R}{N_A}$

Además de en la ecuación de estado de los gases ideales, la constante universal R (o en forma de constante de Boltzmann) aparece en muchas expresiones físico-químicas importantes, como la ecuación de Nernst, la de Clausius-Mossotti (conocida también como de Lorentz-Lorentz), la de Arrhenius o la de Van't Hoff, así como en termodinámica estadística.

1. $R = 8,314472 \quad J \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1} \,$
2. $R = 0,08205746 \quad L \cdot atm \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1} \,$
3. $R = 8,205746 \cdot 10^{-5} \quad m^3 \cdot atm \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1} \,$
4. $R = 8,314472 \quad cm^3 \cdot MPa \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1} \,$
5. $R = 8,314472 \quad L \cdot kPa \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1} \,$
6. $R = 8,314472 \quad m^3 \cdot Pa \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1} \,$
7. $R = 62,36367 \quad L \cdot mmHg \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1} \,$
8. $R = 62,36367 \quad L \cdot Torr \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1} \,$
9. $R = 83,14472 \quad L \cdot mbar \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1} \,$
10. $R = 1,987207 \quad cal \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1} \,$
11. $R = 6,132440 \quad lbf \cdot ft \cdot K^{-1} \cdot g-mol^{-1} \,$
12. $R = 10,73159 \quad ft^3 \cdot {psi} \cdot {}^ \circ R^{-1} \cdot lb-mol^{-1} \,$
13. $R = 0,7302413 \quad ft^3 \cdot atm \cdot {}^ \circ R^{-1} \cdot lb-mol^{-1} \,$
14. $R = 2,2024\quad ft^3 \cdot mmHg \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1} \,$
15. $R = 8,314472 \cdot 10^7 \quad erg \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1} \,$
16. $R = 1716 \quad ft \cdot lb \cdot {}^\circ R^{-1} \cdot slug^{-1} \; \mbox{(solo aire)}$
17. $R = 286,9 \quad N \cdot m \cdot kg^{-1} \cdot K^{-1} \mbox{(solo aire)}$
18. $R = 286,9 \quad J \cdot kg^{-1} \cdot K^{-1} \; \mbox{(solo aire)}$

Referencias

• Peter J. Mohr, and Barry N. Taylor, "CODATA recommended values of the fundamental physical constants: 1998", Rev. Mod. Phys., Vol 72, No. 2, April 2000
• LEVINE, I.N. “Physical Chemistry ” (4ª ed.), McGraw-Hill, New York, 1996. “Fisicoquímica” (trad. A. González Ureña, versión de la 4ª ed.), McGraw-Hill/Interamericana, Madrid, 1999.

Véase también

• Ley de los gases ideales

Enlaces externos

• Gas Constant CODATA Value at NIST
• Boltzmann Constant CODATA Value at NIST