气体常数

气体常数又称通用或理想气体常数，通常用符号R表示，是一个在物态方程中连系各个热力学函数的物理常数，用于表征理想气体性质。气体常数与阿伏伽德罗常数的比为波尔兹曼常数。气体常数相当于玻尔兹曼常数，但以每摩尔每温度增量（而不是每个颗粒每温度增量的能量）表示为能量单位（即压力 - 体积积）。 常数也是Boyle定律，Charles法，Avogadro定律和Gay-Lussac定律的常数组合。1976年美国标准大气局将气体常数R *定义为：R * = 8.31432×10^3 N m kmol^-1 K^-1。在国际单位制基本单位的重新定义后，其值为一精准数字：R = 8.31446261815324 J/(K·mol)。

简介

气体常数表征理想气体热力学特性的一个常数。为理想气体的绝对压力p和比容v的乘积与热力学温度T之比。常以符号“R”表示，单位为“J/(kg·K)”。气体常数在数值上即相当于质量为1kg的理想气体在可逆定压加热过程中温度每升高1K时对外所作出的膨胀功。其值仅取决于气体的种类，与气体所处的热力状态无关。例如氧气的R总是等于259.8J/(kg·K)、氮气的R恒为296.7J/(kg·K)等。在工程热力学等学科中，常根据通用气体常数除以千摩尔质量或按迈耶公式来计算确定各种理想气体的气体常数。

推导过程

理想气体状态方程：

已知标准状况（备注：0℃，1标准大气压）下，1mol理想气体的体积为22.4L把

代进去得到

，单位J/（mol·K）玻耳兹曼常数的定义就是

为所求气体的气体常数。R称为通用气体常数，也称普适气体恒量，不会随气体的分子量变化而改变；M为所求气体的摩尔质量。例如氢气

，则。

数据

相关推导

补充R单位推导：由理想气体状态方程：

得：

[其中各个量的单位

，

，

]带入单位进行推导：

（其中pa*m3可以拆分为：

，而由

知道

即为N牛顿单位，由

知道，N*m即为功的单位J）所以通过以上代换可以得到R的单位：

美国标准大气

1976年美国标准大气局将气体常数R*定义为：

。注意使用千摩尔单位，导致常数中的因子为1000。USSA1976承认该值与Avogadro常数和Boltzmann常数的引用值不一致。这种差异与准确性并不是显着的偏离，USSA1976将这个

值用于标准气氛的所有计算。当使用R的ISO值时，计算出的压力在11公里（相当于只有17.4厘米或6.8英寸的差异）上增加了0.62帕斯卡，而在20公里增加了0.292帕（相当于只有差异0.338米或13.2英寸）。

个别气体常数

一种或多种气体混合物的个别气体常数（R̄）可从通用气体常数求出，只需除以气体或混合物的摩尔质量（M）。R̄ = R/M只用符号R去代表个别气体常数也是相当普遍的。在这种情况下看R的内容与单位应该可以弄清它是哪种气体常数。例如在音速的方程中，通常是用个别气体常数表示的。空气的个别气体常数为：R_dry air = 287.05 J/(kg·K)