气体常数

摩尔气体常数（也称为气体常数、通用气体常数或理想气体常数）用符号 R 或 R 表示。它是摩尔等效于玻尔兹曼常数，以每温度增量每量的能量单位表示 物质，即压力体积积，而不是每个粒子每个温度增量的能量。 该常数也是波义耳定律、查尔斯定律、阿伏加德罗定律和盖-吕萨克定律中常数的组合。 它是一个物理常数，出现在物理科学的许多基本方程中，例如理想气体定律、Arrhenius 方程和 Nernst 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定的历史决定和偶然事件。 玻尔兹曼常数和阿伏加德罗常数也同样确定，分别将能量与温度和粒子数与物质的量联系起来。

气体常数 R 定义为阿伏加德罗常数 NA 乘以玻尔兹曼常数 k（或 kB）：R = N A k 。 {displaystyle R=N_{rm {A}}k.}

自 2019 年重新定义 SI 基本单位以来，NA 和 k 在以 SI 单位表示时均以精确数值定义。 因此，摩尔气体常数的 SI 值恰好为 8.31446261815324 J⋅K−1⋅mol−1。

有人建议将符号 R 命名为 Regnault 常数，以纪念法国化学家 Henri Victor Regnault，他准确的实验数据被用来计算常数的早期值。 然而，代表常量的字母R的起源却难以捉摸。 通用气体常数显然是由克劳修斯的学生 A.F. Horstmann (1873) 和 Dmitri Mendeleev 独立引入的，他们于 1874 年 9 月 12 日首先报告了它。使用他对气体特性的广泛测量，Mendeleev 还高精度地计算了它， 在其现代价值的 0.3% 以内。

气体常数出现在理想气体定律中： p V = n R T = m R s p e c i f i c T {displaystyle pV=nRT=mR_{rm {specific}}T} 其中 P 是xxx压力，V 是体积 气体的，n是物质的量，m是质量，T是热力学温度。 Rspecific 是特定于质量的气体常数。 气体常数以与摩尔熵和摩尔热相同的单位表示。

从理想气体定律 PV = nRT 我们得到：

R = P V n T {displaystyle R={frac {PV}{nT}}}

其中 P 是压力，V 是体积，n 是给定物质的摩尔数，T 是温度。

由于压力定义为单位测量面积的力，气体方程也可以写成：

R = f o r c e a r e a × v o l u m e a m o un t × t e m p e r a t u r e {displaystyle R={frac {{dfrac {mathrm {force} }{mathrm {area} }}times mathrm {volume} }{ mathrm {数量} times mathrm {温度} }}}

面积和体积分别为 (length)2 和 (length)3。

R 的物理意义是每度每摩尔做功。 它可以用代表功或能量的任何一组单位（例如焦耳）、代表xxx标度的温度度数的单位（例如开尔文或朗肯）以及指定摩尔或类似纯数的任何单位系统来表示 允许系统中宏观质量和基本粒子数的方程，例如理想气体（参见阿伏加德罗常数）。

代替摩尔常数可以通过考虑标准立方米来表示。

因此，我们可以将 R 写成：

因此，就 SI 基本单位而言：

R = 8.314462618... kg⋅m2⋅s−2⋅K−1⋅mol−1。

玻尔兹曼常数 kB（或者 k）可以用来代替摩尔气体常数 b。