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理想气体常数

 博科园 2020-02-15

概念释义:理想气体常数,符号为R,是一个在物态方程中连系各个热力学函数的物理常数。又称为气体常数、通用气体常数及普适气体常数。


17世纪的时候,科学家们已经对物质的三种形态——固态、液态和气态有了一定的认识(第四种形态即等离子形态的发现,要再等一个多世纪)。在当时的技术条件下,若要精确测量固态和液态物质的变化非常之难,因而许多学者都将目光投向了气体,希望从中能够发现物理规律。

  其中,罗伯特·玻义耳堪称史上第一位实验学家。他的工作方法日后演变为实验学的基本原则,即改变一个或多个参数,然后观察其他参数发生的相应变化。这在现在听起来多少显得有些简单,但在当时,正如物理学家利奥·西拉德所说的那样,远比臆测准确得多。

  玻义耳发现了气压与气体体积之间的关系,一个多世纪之后,法国科学家雅克·查理与约瑟夫·盖伊卢萨克又发现了气体体积与温度之间的关系。值得一提的是,这些成果的获得,远非穿着白大褂、舒舒服服地呆在屋里做点实验那么轻松。为了获取数据,盖伊卢萨克乘坐一只热气球飞到了23000英尺的高空,可谓用生命创造了当时的世界纪录。

  这三个人的研究成果综合起来,便是现在的经典理论:在一定质量的气体中,温度,与气体体积和压力的乘积成正比,而这个比例的常数,就是理想气体常数。

n摩尔理想气体在绝对温度T,压力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。

简介编辑

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:p*V=m*Rg*T=m*(R/M)*T=n*R*T,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。

相关公式编辑

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 =(pVm)p→0/T=8.314472J·mol-1·K-1

R=8.314472cm3·MPa·mol-1·K-1

R=8.314472*103dm3·Pa·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)

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