Номер 4, страница 81 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 3. Температура. Газовые законы. Параграф 3.9. Уравнение состояния идеального газа - номер 4, страница 81.

Условие.

4. Почему газовая постоянная называется универсальной?

Решение.

Газовая постоянная, обозначаемая буквой $\text{R}$, называется универсальной, потому что её значение одинаково для одного моля любого идеального газа, независимо от его химического состава. Она является фундаментальной физической константой, которая входит в уравнение состояния идеального газа, известное как уравнение Менделеева-Клапейрона:

$PV = \nu RT$

где $\text{P}$ — давление, $\text{V}$ — объём, $\nu$ — количество вещества в молях, а $\text{T}$ — абсолютная температура.

Универсальность этой константы обусловлена тем, что она является произведением двух других фундаментальных констант: постоянной Больцмана ($k_B$) и постоянной Авогадро ($N_A$):

$R = k_B \cdot N_A$

Постоянная Больцмана связывает среднюю кинетическую энергию частиц с температурой, а постоянная Авогадро определяет количество частиц в одном моле вещества. Поскольку обе эти константы не зависят от природы вещества, их произведение — универсальная газовая постоянная — также является универсальной величиной для всех газов, поведение которых близко к идеальному. Её численное значение составляет приблизительно $R \approx 8.31 \frac{Дж}{моль \cdot К}$.

Важно отличать универсальную газовую постоянную ($\text{R}$) от удельной газовой постоянной ($R_s$), которая зависит от вида газа. Удельная газовая постоянная вычисляется как отношение универсальной газовой постоянной к молярной массе газа ($\text{M}$): $R_s = R/M$. В отличие от $\text{R}$, значение $R_s$ будет разным для водорода, кислорода, азота и других газов. Именно независимость от типа газа и делает постоянную $\text{R}$ «универсальной».

Ответ: Газовая постоянная называется универсальной, потому что ее значение не зависит от химической природы газа и является одинаковым для одного моля любого идеального газа.