氣體常數

氣體常數(又稱理想氣體常數普适氣體常數,符號為R)是一個在物態方程式中聯係各個熱力學函數的物理常數。

使用的方程式
理想氣體常數出現於最簡單的物態方程,理想氣體定律,如下:
:p = {RT\over{\tilde{V}}}

其中:
*p為一理想氣體的壓力
*T為其溫度

  • \tilde{V}為其摩爾體積

此式亦能被寫成:
:\qquad pV=nRT

其中:
*V為氣體佔有的體積
*n為氣體的物质的量

R同時也出現在能斯特方程及勞侖茲-勞侖次方程中。

在國際單位制基本單位的重新定義後,其值為一精準數字:
:R=8.31446261815324 J/(K·mol)

波茲曼常數
波茲曼常數K_B(多記為K)可以被用作其他形式的理想氣體常數,在純用粒子而不用摩爾計算時適用;其因數僅為阿伏伽德罗数,寫成:
:k_B = \frac{R}{N_A}

可以將理想氣體定律寫成直接用波茲曼常數表示的形式:
:\qquad PV=Nk_BT

其中N=nN_A是實際的粒子數。

個別氣體常數
一種或多種氣體混合物的個別氣體常數(\bar{R} )可從通用氣體常數求出,只需除以氣體或混合物的摩爾質量(M)。
: \bar{R} = \frac{R}{M}

只用符號R去代表個別氣體常數也是相當普遍的。在這種情況下看R的內容與單位應該可以弄清它是哪種氣體常數。例如在音速的方程中,通常是用個別氣體常數表示的。

空氣的個別氣體常數為:
:R_\mathrm{dry\,air} = 287.05 \frac{\mbox{J}}{\mbox{kg} \cdot \mbox{K}}

美國標準大氣層模型
1976 (USSA1976)將通用氣體常數(R)定為:

:R = 8.31432\times10^3 \frac{\mathrm{N \cdot m}}{\mathrm{kmol \cdot K}}

但是USSA1976亦指出這個值不符合亞佛加厥常數及波茲曼常數的引用值。但是,USSA1976仍然使用這個R值去計算標準大氣壓。這個差在準確度上並不重要。當使用ISO的R值時,計算出的氣壓於11,000米時只多出了0.62帕斯卡(即相等於只是0.172米的差)及20,000米時多了0.292帕斯卡(即相等於只是0.338米的差)。

另見

  • 波茲曼常數
  • 理想氣體方程式

参考
外部連結

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