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.
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.
↑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.
↑Vincent Renvoizé, Physique MP-MP*-PT-PT* : cours complet avec tests, exercices et problèmes corrigés, Pearson Education France, , 879 p. (ISBN9782744074400, lire en ligne), p. 679.
[Giannoni 2020] Michel Giannoni, « Anatomie des constantes : charge élémentaire, constante de Boltzmann, constante d'Avogadro », La Revue polytechnique, vol. 123e an., no 1857, , p. 20-21 (résumé, lire en ligne [PDF]).
[Clapeyron 1834] Émile Clapeyron, « Mémoire sur la puissance motrice de la chaleur », Journal de l'École polytechnique, t. XVI, no 23, , p. 153-190 (lire en ligne), réimpr. :
[Clausius 1850] (de) Rudolf Clausius, « Ueber die bewegende Kraft der Wärme und die Gesetze, welche sich daraus für die Wärmelehre selbst ableiten lassen » [« Sur la force motrice de la chaleur et les lois qui s'en déduisent pour la théorie même de la chaleur »], Ann. Phys., vol. 155, no 3, , p. 368-397 (OCLC4643655307, DOI10.1002/andp.18501550306, lire en ligne).