氣體常數

氣體常數（又稱通用或理想氣體常數，通常用符號R表示）是一個在物態方程中連繫各個熱力學函式的物理常數。（氣體常數與阿伏伽德羅常數的比為波爾茲曼常數。）這是表征理想氣體性質的一個常數。

氣體常數相當於玻爾茲曼常數，但以每摩爾每溫度增量（而不是每個顆粒每溫度增量的能量）表示為能量單位（即壓力 - 體積積）。 常數也是Boyle定律，Charles法，Avogadro定律和Gay-Lussac定律的常數組合。

氣體常數值是8.314J/(mol·K)。

基本介紹

• 中文名：氣體常數
• 外文名：Gas constant
• 套用學科：物理學
• 適用領域：熱力學
• 表示字母：R
• 數學表達式：pV=nRT
• 單位：J/(mol*K)
• 數值：8.314

簡介

氣體常數表征理想氣體熱力學特性的一個常數。 為理想氣體的絕對壓力p和比容v 的乘積與熱力學溫度T之比。常以 符號“R”表示，單位為“J/(kg·K)”。 氣體常數在數值上即相當於質量 為1kg的理想氣體在可逆定壓加熱過程中溫度每升高1K時對外所作出的膨脹功。其值僅取決於氣體的種類，與氣體所處的熱力狀態無關。例如氧氣的R總是等於 259.8J/ (kg·K)、氮氣的R恆為 296.7J/(kg·K)等。在工程熱力學等學科中，常根據通用氣體常數除以千摩爾質量或按邁耶公式來計算確定各種理想氣體的氣體常數。

推導過程

理想氣體狀態方程：pV=nRT

已知標準狀況（備註：0℃，1標準大氣壓）下，1mol理想氣體的體積為22.4L

把p=101325Pa，T=273K，n=1mol，V=22.4L=0.0224m³代進去

得到R=8.3138462≈8.314，單位J/（mol·K）

玻耳茲曼常數的定義就是k=R/Na

=R/M， 為所求氣體的氣體常數。R稱為通用氣體常數，也稱普適氣體恆量，不會隨氣體的分子量變化而改變。M為所求氣體的摩爾質量，例如1mol氫氣的 ，R為8.314，1mol氫氣的M為0.002KG，則 =8.314/0.002=4157J/（mol·K）

數據

R的值	單位
8.314472	J/(K·mol)
0.0820574587	L·atm/(K·mol)
8.20574587 × 10^-5	m^3·atm/(K·mol)
8.314472	m^3·Pa/(K·mol)
8.314472	L·kPa/(K·mol)
8.314472 x 10^6	cm^3·Pa/(K·mol)
62.3637	L·mmHg/(K·mol)
62.3637	L·Torr/(K·mol)
1.98718	cal/(K·mol)
83.14472	L·mbar/(K·mol)

相關推導

補充R單位推導：

由理想氣體狀態方程：pV=nRT 得：R=pv/（nT） [其中各個量的單位 p： pa， v：m³， n： mol， T： k]

帶入單位進行推導：R[]=pa·m³/（mol·k）（其中pa·m³可以拆分為： pa·m²·m，而由F=PS知道 pa·m²即為N牛頓單位，由W=FS知道，N·m即為功的單位 J）所以通過以上代換可以得到R的單位：J/（mol·k）

美國標準大氣

1976年美國標準大氣局將氣體常數R *定義為：

R * = 8.31432×10³N m kmol^-1 K^-1。

注意使用千摩爾單位，導致常數中的因子為1000。 USSA1976承認該值與Avogadro常數和Boltzmann常數的引用值不一致。這種差異與準確性並不是顯著的偏離，USSA1976將這個R *值用於標準氣氛的所有計算。 當使用R的ISO值時，計算出的壓力在11公里（相當於只有17.4厘米或6.8英寸的差異）上增加了0.62帕斯卡，而在20公里增加了0.292帕（相當於只有差異 0.338米或13.2英寸）。