理想气体常数
理想气体常数,又名“通用气体常数”,是一个在物态方程中连系各个热力学函数的物理常数。
n摩尔理想气体在绝对温度T,压强P下,占有体积V则PV=nRT。此式称为理想气体的状态方程,式中R即通用气体常数,其数值与气体种类无关,只与单位有关。Rg=R/M,M是摩尔质量,Rg是气体常数,如氧气的气体常数Rg=8.314/0.032。
基本信息
- 中文名
理想气体常数
- 外文名
Gas constant
- 别称
通用气体常数
- 状态方程
PV=nRT
- 特点
与气体种类无关
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。
常数介绍
理想气体常数因为各种真实气体在压力趋近于零时都趋近于理想气体,所以由实验测出,当温度为273.15K时,每摩尔任一气体的值都是22.414L,因此,在法定计量单位中R=8.314J·mol-1·K-1。
其它表达式:,其中 p 是气体压力,V是容积, m是气体质量, Rg某一种气体的气体常数, T 气体温度, R气体常数, M 气体的分子质量, n摩尔数。
R同时也出现在能斯特方程及洛伦兹-洛伦茨方程(Lorentz-Lorenz equation)中。
相关公式
对于实际气体,R与压力、温度、气体种类有关。当温度较高、压力较低时,R近于常数。当T 较高,p→0时,无论何种气体,均有:
R=8.314472m3·MPa·mol-1·K-1
R=8.314472m3·Pa·mol-1·K-1
R=0.0820574587L·atm·mol-1·K-1(atm:一个标准大气压)
理想气体常数(或称摩尔气体常数、普适气体恒量)的数值随p和V的单位不同而异,以下是几种常见的表述:
在理想气体状态方程中,用于p、V和T刻画,表达这几个量之间的关系。
数据
R的值 | 单位 |
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) |
相关推导
补充R单位推导:
由理想气体状态方程:pV=nRT 得:R=pv/(nT) [其中各个量的单位 p: pa, v:m3, n: mol, T: k]
带入单位进行推导:R[]=pa·m3/(mol·k)(其中pa·m3可以拆分为: pa·m2·m,而由F=PS知道 pa·m2即为N牛顿单位,由W=FS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:J/(mol·k)