기체 상수

기체 상수(氣體常數, ) 또는 이상 기체 상수(理想氣體常數, )는 이상기체상태방정식에 등장하는 물리 상수이다. 볼츠만 상수와 아보가드로 상수의 곱이다.
즉 R=kB⋅NA

 정의 
+ 다양한 단위에서의 기체 상수 기체 상수의 값 단위  J⋅K−1⋅mol−1  L⋅bar⋅K−1⋅mol−1  m3⋅Pa⋅K−1⋅mol−1  erg⋅K−1⋅mol−1  Da⋅m2⋅s−2⋅K−1  L⋅torr⋅K−1⋅mol−1  kcal⋅K−1⋅mol−1  m3⋅atm⋅K−1⋅mol−1  L⋅atm⋅K−1⋅mol−1
기체 상수 는 아래와 같은 이상 기체 법칙에서 등장하는 비례 상수이다.

여기서
 P는 이상 기체의 압력
 T는 온도
 는 기체의 몰부피이다. 여기서 n은 기체의 몰수, V는 기체의 부피이다.
R은 기체 1몰을 1K 올리는데 사용되는 에너지이다.
R은 로렌츠-로렌츠 방정식, 네르스트 방정식에서도 등장한다.

 볼츠만 상수와의 관계 
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.

따라서 볼츠만 상수를 이용하여 이상 기체 법칙을 표현하면 다음과 같다.

 특별 기체 상수 
실제기체 또는 혼합기체의 특별 기체 상수(  )는 (일반) 기체 상수 를 기체의 몰 질량()으로 나눠준 것으로 나타낸다.

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

공기의 특별 기체 상수는

 미국 표준 대기 
1976년에 정의된 미국 표준 대기(, 기호 USSA1976)에서는 기체 상수가 다음과 같은 값으로 정의된다.

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

 같이 보기 
 물리 상수
 볼츠만 상수
 이상 기체
 이상 기체 법칙

분류:통계역학
분류:열역학
분류:물리 상수
분류:물질량