Definicja - w miarę precyzyjne wytłumaczenie problemu, którego nie rozumiemy. Definiujemy

coś nieznanego używając terminów które już znamy ( A
B, C, D ... ).

Równanie stanu gazów doskonałych ( równanie Clapeyrona ).

Aby sformułować równanie stanu dla gazów należy wyjść od prawa Boyle'a,

które mówi: w stałej temperaturze objętość określonej masy gazu jesto odwrotnie

proporcjonalna do ciśnienia:

. (1)

Według prawa Charlesa, w stałej objętości, ciśnienie wywierane przez określoną

Masę gazu jest proporcjonalne do temperatury bezwzględnej:

. (2)

A i B w powyższych równaniach są to stałe. Obie zależą od masy gazu, ponadto

stała A zależy również od temperatury, a stała B od objętości gazu.

Z równań (1) i (2) wynika, że p jest proporcjonalne do T/ν, czyli:

. (3)

Zgodnie z hipotezą Avogadra (1811 r.), że w stałych warunkach temperatury

i ciśnienia równe objętości gazów zawierają równe ilości cząsteczek, współczynnik

proporcjonalności k w równaniu (3) musi mieć tę samą wartość, niezależnie od

rodzaju rozpatrywanego gazu. Oznaczymy go przez R dla 1 mola gazu. Ponadto

z hipotezy Avogadra wynika również proporcjonalność R do liczby moli gazu n.

Zatem ostatecznie zamiast równania (3) możemy zapisać:

. (4)

Równanie to zwane jest ogólnie pod nazwą równania stanu gazów doskonałych

lub równania Clapeyrona. Stała R , występująca w równaniu (4), nosi nazwę

stałej gazowej, a jej wartość liczbowa zależy od stosowanych jednostek ciśnienia

i objętości molowej. Z faktu, że objętość 1 mola gazu doskonałego w temperaturze

0˚C (273,16 K) i pod ciśnieniem normalnym p = 1 atm (
Pa) wynosi

22,4141 dm
, wynika:

.

Ponieważ iloczyn pν ma wymiar pracy lub energii, więc stałą R można wyrazić

również w innych jednostkach, np.:

R = 8,3144
.

Jednostką powszechnie używaną jest kaloria. Dawniej definiowano ją jako ilość ciepła potrzebną do podwyższenia temperatury 1 g wody o 1˚C. Obecnie kalorię określa się wyrażeniem:

1 cal = 4,184 J

Wyrażając energię w kaloriach otrzymuje się:

R = 1,9872 cal/(mol∙K)

Zestawiamy te wartości w różnych jednostkach:

---