Constante universelle des gaz parfaits

le produit du nombre d’Avogadro et de la constante de Boltzmann
Constante universelle molaire des gaz parfaits
Unités SI J K−1 mol−1
Dimension M·L 2·T −2·Θ −1·N −1
Base SI kg m2 s−2 K−1 mol−1
Nature
Symbole usuel
Lien à d'autres grandeurs
Valeur 8,314 462 618 153 24 J K−1 mol−1

La constante universelle des gaz parfaits (notée , ou ) est le produit du nombre d'Avogadro () et de la constante de Boltzmann (). Ce produit vaut exactement 8,314 462 618 153 24 J mol−1 K−1[1].

Histoire des sciences modifier

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.

Expression de la constante dans d'autres unités modifier

Les valeurs de la constantes dans différents systèmes sont :

Valeurs de   Unités
8,314 462 618 153 24 J mol−1 K−1
0,082 06 l atm mol−1 K−1
8,205 7 × 10−5 m3 atm mol−1 K−1
62,3637 l Torr mol−1 K−1[2]
1,987 cal mol−1 K−1[3]

Constantes spécifiques des gaz parfaits modifier

Constante spécifique du gaz
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, notée   ou  , en divisant la constante universelle des gaz parfaits par la masse molaire du gaz[4] :

 

La masse molaire de l'air sec vaut :

  = 0,028 964 4 kg mol−1

Ainsi, la constante spécifique de l'air sec vaut :

  = 287,058 J kg−1 K−1

Le tableau ci-contre indique les valeurs des constantes spécifiques pour certains gaz.

La constante spécifique   est parfois notée  , ce qui peut amener à la confondre avec la constante universelle (cette dernière pourra être notée  ). La distinction dépend du contexte et des unités utilisées.

Notes et références modifier

Notes modifier

  1. Depuis le 20 mars 2019, à la suite de la révision du système international d'unités, le nombre d'Avogadro et la constante de Boltzmann ont désormais une valeur exacte. Le nombre d'Avogadro vaut exactement 6,022 140 76 × 1023 mol−1 et la constante de Boltzmann 1,380 649 × 10−23 J/K. Brochure sur le SI, 9e  éd., 2019, p. 15.
  2. (en) « Gas Constant (R) Definition », sur About education, (consulté le ).
  3. « Loi du gaz parfait » (consulté le ).
  4. Vincent Renvoizé, Physique MP-MP*-PT-PT* : cours complet avec tests, exercices et problèmes corrigés, Pearson Education France, , 879 p. (ISBN 9782744074400, lire en ligne), p. 679.

Références modifier

Bibliographie modifier

Publications originales modifier

Dictionnaires et encyclopédies modifier

Liens externes modifier

Articles connexes modifier