気体定数

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モル気体定数
molar gas constant
記号 R
8.3144598(48) J K−1 mol−1[1]
相対標準不確かさ 5.7×10−7
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気体定数(きたいていすう、: gas constant[2])は、理想気体状態方程式における係数として導入される物理定数である[3]。理想気体だけでなく、実在気体液体における量を表すときにも用いられる。記号は通常は R で表される。なお、R の由来は明確ではないが、「定数」を意味する ラテン語: Ratio が由来であるとする説もある[4]

モル気体定数(モルきたいていすう、: molar gas constant)の値は

である(2014CODATA推奨値[1])。

気体定数の測定法としては、低圧の領域で状態方程式から計算する方法もあるが、低圧で音速測定を行い、そこから求めるほうが正確に得られる[3]

導出[編集]

ボイルの法則によれば、一定の温度の下で、体積が圧力に逆比例するので

と表される。さらにシャルルの法則により、一定の圧力の下で体積に比例するように温度を定めることができるので

となる。ここで体積の示量性から質量 m に比例するので係数 K も質量 m に比例し

とすれば、この係数 R(X) は気体の種類Xによって決まる定数であり、これが気体定数である。

物質量 n = m/M(X) を導入すれば

となるが、この R は係数 M(X) を適当に定めることによって、気体の種類に依らない普遍定数とすることができて、これがモル気体定数である。

乾燥空気[編集]

地球の大気窒素酸素アルゴン二酸化炭素水蒸気などで構成される。地表付近においては水蒸気を除いて組成がほぼ一定であり、この組成での混合気体は乾燥空気と呼ばれる。乾燥空気の平均モル質量は Md = 28.966 g/mol なので、乾燥空気の気体定数の値は Rd = 287 J/(kg K) である[5][6][7]気象学の分野で単に気体定数と呼ぶときには乾燥空気の気体定数を指すことが多い[7]。なお、水蒸気を含む湿潤空気では、水蒸気の濃度が場所や時間で大きく変化するため、水蒸気を別扱いにして表される[6]

性質[編集]

脚注[編集]

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出典

参考文献[編集]

関連項目[編集]

外部リンク[編集]