기체 상수

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R의 값 단위
8.314472 J·K-1·mol-1
0.08205784 L·atm·K-1·mol-1
8.20574587 × 10-5 m3·atm·K-1·mol-1
8.314472 cm3·MPa·K-1·mol-1
8.314472 L·kPa·K-1·mol-1
8.314472 m3·Pa·K-1·mol-1
62.3637 L·mmHg·K-1·mol-1
62.3637 L·Torr·K-1·mol-1
83.14472 L·mbar·K-1·mol-1
1.987 cal · K-1·mol-1
6.132440 lbf·ft·K-1·g·mol-1
10.7316 ft3·psi· °R-1·lb-mol-1
8.63 × 10-5 eV·K-1·atom-1
0.7302 ft3·atm·°R-1·lb-mol-1

기체상수(이상기체상수 또는 일반기체상수로도 알려져 있으며 일반적으로 기호 R을 사용)는 상태함수의 다양한 값들을 서로 연관시키기 위한 상태방정식에서 사용되는 물리 상수이다. 이것은 볼츠만상수로 나타낼 수 있지만, 이상 기체 법칙에서 쓰일 때 기체상수는 일반적으로 J/mole · K 의 단위를 사용하는 것이 훨씬 편리하다.

이상기체상수는 아래와 같은 이상기체 상태방정식에서 나타난다.

 P= \frac{RT} {\tilde {V}}

P이상기체의 압력
T는 온도
\tilde{V}는 기체의 몰부피
이 식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

\ PV=nRT

n은 기체의 몰수
V는 기체의 부피
R은 로렌츠-로렌츠 방정식, 네르스트 방정식에서도 볼 수 있다.

이 값은

R = 8.314472 J · K-1 · mol-1

볼츠만 상수(Boltzmann constant)[편집]

볼츠만 상수 kB(간략히 k로도 사용됨)는 이상기체상수의 다른 형태로 사용된다. 이 볼츠만 상수는 기체의 몰수 대신 통계열역학에서 미시계가 가질 수 있는, 혹은 가능한 상태의 수를 나타낼 때 해준 에너지로 표현한다. 이는 아보가드로 수를 이용하여 다음과 같이 나타낼 수 있다.

k_B = \frac{R}{N_A}

따라서 볼츠만 상수를 이용하여 이상기체법칙을 표현하면,

\ PV=Nk_BT

특별 기체 상수[편집]

실제기체 또는 혼합기체의 특별 기체 상수( \bar{R} )는 일반기체상수( R )를 기체의 몰 질량(M)으로 나눠준 것으로 나타낸다.

 \bar{R} = \frac{R}{M}

일반적으로 특별기체상수를 기호 R로 나타낸다. 이런 경우 R의 전후관계나 단위는 어떤 기체상수가 언급되었는가를 명시해야한다. 예를 들어 음속 방정식은 일반적으로 특정 기체 상수로 표현된다.

공기의 특별 기체 상수는

R_\mathrm{dry\,air} = 287.05 \frac{\mbox{J}}{\mbox{kg} \cdot \mbox{K}}

U.S. 표준 대기(U.S. Standard Atmosphere)[편집]

U.S. Standard Atmosphere, 1976 (USSA1976)은 일반 기체 상수( R )를 다음과 같이 정의하였다.

R = 8.31432\mbox{ x }10^3 \frac{\mathrm{N \cdot m}}{\mathrm{kmol \cdot K}}

그러나 USSA1976은 이 수치가 아보가드로수와 볼츠만 상수의 도식화된 값과 일치하지 않다고 인정하였다. 하지만 USSA1976은 표준대기의 모든 계산에 이  R 값을 사용한다. 이 차이는 정확도에 큰 영향을 주지 않는다. ISO R 을 사용해서 압력을 계산할 경우 11,000미터에서 오직 0.62파스칼만이 증가할 뿐이다.

관련항목[편집]