气体常数R

什么是气体常数

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。

气体常数R的值

1976年美国标准大气局将气体常数R *定义为：

R * = 8.31432×103N m kmol-1 K-1。

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R *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）。

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。

折合气体常数

折合气体常数是指，混合气体是多种气体的混合物，工程上把混合气体看作某种假想的单质气体，该假想气体的气体常数成为折合气体常数。

折合气体常数用Rg,eq表示:

Rg,eq = R / Meq

式中,R为通用气体常数，也称为普适气体恒量，R=8.31J/(mol.K)。

理想气体状态方程

理想气体状态方程：pV=nRT

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p=101325Pa，T=273K，n=1mol，V=22.4L=0.0224m3代进去得到R=8.3138462≈8.314，单位J/（mol·K）

玻耳兹曼常数的定义就是k=R/Na

Rg = R/M， Rg 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1mol氢气的 Rg ，R为8.314，1mol氢气的M为0.002KG，则 Rg =8.314/0.002=4157J/（mol·K）

气体常数R为什么不变？

根据状态方程式R = pVm / T计算得到.对于实际气体,R与压力、温度、气体种类有关。但温度较高、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 =（pVm）p→0/T=8.3145J·mol^(-1)·K^(-1) -摩尔气体常数 

注意：

(1) 实际气体只有在温度较高,压力较低时的行为符合理想气体.

(2) 摩尔气体常数R用8.3145J·mol^(-1)·K^(-1) 

(3) 气体的标准体积是指1mol理想气体在273.15K、101.325kPa下的体积,数值为 22.414dm^(3).

R在气体的PVT关系理论中称为通用气体常数,不因其它因素而改变!无论是理想气体状态方程、还是真实气体的状态方程,方程的形式可以不同（真实气体会相当复杂）,但气体常数R的值始终是8.3145.