气体摩尔常数是什么?

如题所述

摩尔气体常数(又称通用、理想气体常数及普适气体常数,符号为R)是一个在物态方程式中联系各个热力学函数的物理常数。其值大约为8.314472J/(mol·K)。

它是玻尔兹曼常数的摩尔当量,以每摩尔每温度增量的能量单位表示,即压力-体积乘积,而不是每颗粒每温度增量的能量。

该常数也是来自波义耳定律、查尔斯定律、阿伏伽德罗定律和盖-吕萨克定律的常数的组合. 它是物理科学中许多基本方程中的一个物理常数,如理想气体定律、阿伦尼乌斯方程和能斯特方程。

气体常数是比例常数,它将物理学中的能量标度与温度标度和用于物质数量的标度联系起来。因此,气体常数的值最终来源于能量、温度和物质数量单位设置中的历史决策和事故。

玻尔兹曼常数和阿伏伽德罗常数的确定方法类似,它们分别将能量与温度和粒子数与物质的量相关联。

由于2019的重新定义的SI基本单位,既Ñ甲和ķ使用SI单位表示当与精确值定义。因此,摩尔气体常数的 SI 值正好是8.314 462 618 153 24  J⋅K -1 ⋅mol -1。

一些人认为它可能是适当的元件命名为  和Dmitri Mendeleev独立引入的, 他们于 1874 年 9 月 12 日首次报道。 利用他对气体性质的广泛测量,   他还对它进行了高精度计算,在现代价值的 0.3% 以内。

方程

气态方程全名为理想气体状态方程:pV=nRT。其中p为压强,V为体积,n为物质的量,R为普适气体常量,T为绝对温度(T的单位为开尔文(字母为K),数值为摄氏温度加273.15,如0℃即为273.15K)。

当p,V,n,T的单位分别采用Pa(帕斯卡),m3(立方米),mol,K(开尔文),R的数值为8.31。该方程严格意义上来说只适用于理想气体,但近似可用于非极端情况(低温或高压)的真实气体(包括常温常压)。

另外指的是理想气体状态方程来源的三个实验定律:玻一马定律、盖·吕萨克定律和查理定律,以及直接结论pV/T=恒量。

波义耳-马略特定律:在等温过程中,一定质量的气体的压强跟其体积成反比。即在温度不变时任一状态下压强与体积的乘积是一常数。即p1V1=p2V2。

盖·吕萨克定律:一定质量的气体,在压强不变的条件下,

温度每升高(或降低)1℃,它的体积的增加(或减少)量等于0℃时体积的1/273。

查理定律指出,一定质量的气体,当其体积一定时,它的压强与热力学温度成正比。即

P1/P2=T1/T2 或pt=P′0(1+t/273)

式中P′0为0℃时气体的压强,t为摄氏温度。

综合以上三个定律可得pV/T=恒量,经实验可得该恒量与气体的物质的量成正比,得到理想气状态方程。

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