Persamaan Keadaan Gas Ideal

Jika uap dari suatu zat memiliki densitas yang relatif rendah, tekanan, volume spesifik dan temperaturnya saling berhubungan melalui persamaan tertentu.

Pv = RT

Di mana R adalah suatu konstanta untuk suatu gas tertentu dan disebut sebagai konstanta gas. Persamaan gas ideal merupakan suatu persamaan keadaan karena menghubungkan properti-properti P, v dan T pada suatu keadaan; gas yang memenuhi persamaan ini disebut sebagai as ideal atau gas sempurna.

Konstanta gas R berhubungan dengan konstanta gas universal R_u, yang memiliki nilai sama untuk semua gas, melalui hubungan 

 

Di mana M adalah massa molar, yang nilai-nilainya ditabuasikan dalam tabel B-2 dan B-3. Mol adalah kuantitas dari suatu zat (atau jumlah atom atau molekul) yang memiliki suatu massa dalam satuan gram, nilai numeriknya sama dengan berat atom atau molekul dari zat tersebut. Dalam SI akan lebih mudah untuk menggunakan kilomol (kmol), yang mewakili x kilogram dari suatu zat dengan berat molekul x. Sebagai contoh, 1 kmol karbon adalah massa sebesar 12 kg (tepat); 1 kmol molekul oksigen adalah (kira-kira) 32 kg. Jika dinyatakan secara berbeda, M = 12 kg/kmol untuk C dan M = 32 kg/kmol untuk O₂. Dalam sistem Inggris digunakan pon-mol (lbmol); untuk O₂, M = 32 lbm/lbmol.

Nilai dari R_u adalah

R_u = 8,314 kJ/(kmol K) = 1545 ft-lbf/(lbmol-^oR) = 1,986 Btu/(lbmol-^oR)

Untuk udara M adalah 28,97 kg/kmol (28,97 lbm/lbmol), jadi untuk udara R adalah 0,287 kJ/kg K (53,3 ft-lbf/lbm-^oR), suatu nilai yang sering digunakan dalam perhitungan-perhitungan yang melibatkan udara.

Bentuk-bentuk lain dari persamaan gas ideal adalah

PV = mRT         P = ρRT      PV = NR_uT

Di mana N adalah jumlah mol.

Persamaan keadaan yang sederhana dan sangat berguna ini harus digunakan secara hati-hati. Densitas ρ yang rendah dapat terjadi melalui tekanan yang rendah atau temperatur yang tinggi. Faktor kompresibilitas Z dapat membantu kita untuk menentukan apakah persamaan ideal gas harus digunakan. Ini didefinisikan sebagai

Dan ditunjukkan dalam Gbr. 2-6 untuk hidrogen. Karena udara terutama terdiri dari nitrogen, gambar ini juga dapat digunakan untuk udara. Jika Z = 1, atau sangat dekat dengan 1, persamaan gas ideal dapat digunakan. Jika Z sangat berbeda dari 1, maka rumus di atas dapat digunakan.

Faktor kompersibilitas dapat ditentukan untuk gas apapun dengan menggunakan grafik kompersibilitas umum. Dalam grafik umum tersebut tekanan reduksi P_R dan temperatur reduksi T_R harus digunakan.

Nilai-nilai tersebut diperoleh melalui

Di mana P_cr dan T_cr masing-masing adalah tekanan dan temperatur pada titik kritis dari tabel B-3, dan v_R adalah volume pseudo-reduksi.