气体常数

发布者:admin 发布时间:2019-10-27 03:33 浏览次数:

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  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。(气体常数与阿伏伽德罗常数的比为波尔兹曼常数。)这是表征理想气体性质的一个常数。

  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。

  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=0.0224m

  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

  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:m

  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)

  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)。

  Moran and Shapiro, Fundamentals of Engineering Thermodynamics, Wiley, 4th Ed, 2000

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