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氣體常數
鎖定
氣體常數相當於玻爾茲曼常數，但以每摩爾每温度增量（而不是每個顆粒每温度增量的能量）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。
- 中文名
- 氣體常數
- 外文名
- Gas constant
- 應用學科
- 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
氣體常數簡介
氣體常數表徵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 的乘積與熱力學温度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温度每升高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。
[2]
氣體常數推導過程
理想氣體狀態方程：pV=nRT
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。
氣體常數數據
R的值 | 單位 |
8.314472 | J/(K·mol) |
0.0820574587 | L·atm/(K·mol) |
8.20574587 × 10-5 | m3·atm/(K·mol) |
8.314472 | m3·Pa/(K·mol) |
8.314472 | L·kPa/(K·mol) |
8.314472 x 106 | cm3·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) |
氣體常數相關推導
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）。
氣體常數美國標準大氣
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着的偏離，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釐米或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）。
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- 參考資料
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- 1. Moran and Shapiro, Fundamentals of Engineering Thermodynamics, Wiley, 4th Ed, 2000
- 2. 廖秀春. 日英漢熱加工技術辭典[M]. 名山出版社, 1987.
- 3. 趙存有 主編．工程流體力學．哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2016年08月第2版：8
- 4. Anderson, Hypersonic and High-Temperature Gas Dynamics, AIAA Education Series, 2nd Ed, 2006
- 5. NOAA,NASA,USAF (1976). U.S. Standard Atmosphere, 1976 (PDF). U.S. Government Printing Office, Washington, D.C. NOAA-S/T 76-1562. Part 1, p. 3
