比気体定数とは?
比気体定数(個別気体定数とも呼ばれます)は Rspecific と表記され、普遍気体定数 R をその気体のモル質量 M で割った値です。普遍気体定数(8.314 J/mol·K)はすべての理想気体で共通ですが、比気体定数は物質ごとに固有の値となり、単位質量あたりで表されます。単位はジュール毎キログラム毎ケルビン、すなわち J/(kg·K) です。質量を用いた形の理想気体の状態方程式 \(pV = mR_{\text{specific}}T\) に登場します。
この計算ツールの使い方
対象とする気体のモル質量をグラム毎モル(g/mol)で入力してください。計算ツールが kg/mol に換算し、普遍気体定数をその値で割ります。たとえば乾燥空気のモル質量は約 28.97 g/mol、酸素(O₂)は 32 g/mol、水蒸気(H₂O)は 18.015 g/mol です。
計算式の解説
関係式はシンプルに次のとおりです。
$$R_{\text{specific}} = \frac{8.314}{\text{Molar Mass (g/mol)} / 1000}$$R の単位は J/(mol·K) で、キログラムあたりの結果を得たいため、モル質量は kg/mol である必要があります。そのため g/mol で入力した値は、まず 1000 で割られます。分子が重いほど 1 モルあたりの質量が大きくなるため、モル質量が大きいほど比気体定数は小さくなります。
計算例
乾燥空気(M = 28.97 g/mol)の場合:0.02897 kg/mol に換算し、次のようになります。
$$R_{\text{specific}} = \frac{8.314}{0.02897} \approx 287.0\ \text{J/(kg}\cdot\text{K)}$$これは教科書に載っている空気の標準値、約 287 J/(kg·K) とよく一致します。
よくある質問
空気の比気体定数はいくつですか? モル質量 約 28.97 g/mol を用いると、およそ 287 J/(kg·K) になります。
普遍気体定数とは何が違うのですか? 普遍気体定数はモルあたりの値で、すべての理想気体で同じです。一方、比気体定数はキログラムあたりの値で、各気体のモル質量によって変わります。
どの単位で入力すればよいですか? モル質量は g/mol(化学で一般的な単位)で入力してください。結果は J/(kg·K) で表示されます。