気qì体tĭ定dìng数shù

モル気qì体tĭ定dìng数shù、気qì体tĭ定dìng数shù; molar gas constant、gas constant
記jì号haò	R
値zhí	8.31446261815324 J K−1 mol−1
相xiāng対duì標biaō準zhŭn不bù確quèかさ	定dìng義yì値zhí
	テンプレートを表biaŏ示shì

気qì体tĭ定dìng数shù（きたいていすう、英yīng: gas constant^[1]）は、理lĭ想xiăng気qì体tĭの状zhuàng態taì方fāng程chéng式shìにおける定dìng数shùとして導daŏ入rùされる物wù理lĭ定dìng数shùである^[2]。理lĭ想xiăng気qì体tĭだけでなく、実shí在zaì気qì体tĭや液yè体tĭにおける量liàngを表biaŏすときにも用yòngいられる。理lĭ想xiăng気qì体tĭの多duō寡guăを物wù質zhí量liàngで表biaŏす場cháng合héは、気qì体tĭ定dìng数shùは気qì体tĭの種zhŏng類leìに依yīらない普pŭ遍biàn定dìng数shùであり、特tèに普pŭ遍biàn気qì体tĭ定dìng数shù（universal gas constant）やモル気qì体tĭ定dìng数shù（molar gas constant）と呼hūび分fēnけられる。理lĭ学xué系xì、特tèに物wù理lĭ学xuéにおいて気qì体tĭ定dìng数shùと呼hūぶ場cháng合héは、基jī本běn的deにモル気qì体tĭ定dìng数shùを指zhĭしている。これに対duìして、理lĭ想xiăng気qì体tĭの多duō寡guăを質zhí量liàngで表biaŏす場cháng合héは、比bĭ気qì体tĭ定dìng数shù（specific gas constant）と呼hūばれる。

気qì体tĭ定dìng数shùの測cè定dìng法făとしては、低dī圧yāの領lĭng域yùで状zhuàng態taì方fāng程chéng式shìから計jì算suànする方fāng法făもあるが、低dī圧yāで音yīn速sù測cè定dìngを行xíngい、そこから求qiúめるほうが正zhèng確quèに得déられる^[2]。

モル気qì体tĭ定dìng数shùは、ボルツマン定dìng数shù $k$ とアボガドロ定dìng数shù $N A$ の積jīである。2019年nián 5月yuè20日rìに発fā効xiaòしたSIの再zaì定dìng義yìにおいて、ボルツマン定dìng数shùとアボガドロ定dìng数shùはSIを定dìng義yìする定dìng義yì定dìng数shùとして位weì置zhì付fùけられ、これらのSIによる値zhíは定dìng義yì値zhíとなった。従cóngって、モル気qì体tĭ定dìng数shùのSIによる値zhíも定dìng義yì値zhíであり、正zhèng確quèに、

R = 1.380 649 \times 10 -23 J / K \times 6.022 14076 \times 1023 mol -1 = 8.314 46261815324 J K -1 mol -1

である。ただし、CODATA2018では、上shàng記jìの値zhíの10桁héngのみを表biaŏ示shìし、

R=8.314~462~618...\ {\text{J}}\ {\text{K}}^{-1}\ {\text{mol}}^{-1}

（正zhèng確quèに）

としている^[3]。

記jì号haò

気qì体tĭ定dìng数shùの記jì号haòは通tōng常cháng $R$ で表biaŏされる。なお、 $R$ の由yoú来laíは明míng確quèではないが、「定dìng数shù」を意yì味weìするラテン語yŭ: Ratio が由yoú来laíであるとする説shuōもある^[4]。気qì体tĭ定dìng数shùが $R$ と表biaŏ現xiànされた確què認rènできる最zuì初chūの論lùn文wénはエミール・クラペイロン(1834)によるものであるが^[5]、ここでも $R$ の由yoú来laíは書shūかれていない。フランス語yŭで定dìng数shùや比bĭの意yì味weìを持chíつraisonやrapportがあり、英yīng語yŭのrateやratioなどとも共gòng通tōngする語yŭ源yuánはラテン語yŭのratioまたはrataである。おそらくそれらによるものと推tuī定dìngするしかないとされる^[6]。

導daŏ出chū

ボイルの法fă則zéによれば、一yī定dìngの温wēn度dùの下xiàで、体tĭ積jīが圧yā力lìに逆nì比bĭ例lìするので

$pV=A(T)$

と表biaŏされる。さらにシャルルの法fă則zéにより、一yī定dìngの圧yā力lìの下xiàで体tĭ積jīに比bĭ例lìするように温wēn度dùを定dìngめることができるので

$pV=KT$

となる。ここで体tĭ積jīの示shì量liàng性xìngから質zhí量liàng $m$ に比bĭ例lìするので係xì数shù $K$ も質zhí量liàng $m$ に比bĭ例lìし

$R_{\text{s}}({\text{X}})={\frac {K}{m}}={\frac {pV}{mT}}$

とすれば、この係xì数shù $R s (X)$ は気qì体tĭの種zhŏng類leìXによって決juéまる定dìng数shùであり、これが比bĭ気qì体tĭ定dìng数shùである。

物wù質zhí量liàng $n = m / M (X)$ を導daŏ入rùすれば

$R={\frac {K}{n}}={\frac {pV}{nT}}=M({\text{X}})\,R_{\text{s}}({\text{X}})$

となる。この $R$ は係xì数shù $M (X)$ を適shì当dāngに定dìngめることによって、気qì体tĭの種zhŏng類leìに依yīらない普pŭ遍biàn定dìng数shùとすることができて、これがモル気qì体tĭ定dìng数shùである。

乾qián燥zaò空kōng気qì

地dì球qiúの大dà気qìは窒zhì素sù、酸suān素sù、アルゴン、二èr酸suān化huà炭tàn素sù、水shuĭ蒸zhēng気qìなどで構goù成chéngされる。地dì表biaŏ付fù近jìnにおいては水shuĭ蒸zhēng気qìを除chúいて組zŭ成chéngがほぼ一yī定dìngであり、この組zŭ成chéngでの混hún合hé気qì体tĭは乾qián燥zaò空kōng気qìと呼hūばれる。乾qián燥zaò空kōng気qìの平píng均jūnモル質zhí量liàngは $M d$ = 28.966 g/mol なので、乾qián燥zaò空kōng気qìの比bĭ気qì体tĭ定dìng数shùの値zhíは $R d$ = 287 J/(kg⋅K) である^[7]^[8]^[9]。気qì象xiàng学xuéの分fēn野yěで単dānに気qì体tĭ定dìng数shùと呼hūぶときには乾qián燥zaò空kōng気qìの比bĭ気qì体tĭ定dìng数shùを指zhĭすことが多duōい^[9]。なお、水shuĭ蒸zhēng気qìを含hánむ湿shī潤rùn空kōng気qìでは、水shuĭ蒸zhēng気qìの濃nóng度dùが場cháng所suŏや時shí間jiānで大dàきく変biàn化huàするため、水shuĭ蒸zhēng気qìを別bié扱xīいにして表biaŏされる^[8]。

→「空kōng気qì」も参cān照zhaò

性xìng質zhí

理lĭ想xiăng気qì体tĭにおいては定dìng圧yāモル比bĭ熱rèと定dìng積jīモル比bĭ熱rèでは前qián者zhěのほうが大dàきく、その差chaīは気qì体tĭ定dìng数shù $R$ に等děngしく、これはマイヤーの法fă則zéと呼hūばれている。

脚jiaŏ注zhù

[脚jiaŏ注zhùの使shĭい方fāng]

出chū典diăn

^ 『学xué術shù用yòng語yŭ集jí＜物wù理lĭ学xué編biān＞』^{[要yaòページ番fān号haò]}
^ ^a ^b アトキンス『物wù理lĭ化huà学xué』 p. 20
^ molar gas constant The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. US National Institute of Standards and Technology. 2019-05-20. 2018 CODATA recommended values
^ 気qì体tĭ定dìng数shùRの由yoú来laíについて
^ Clapeyron, E. (1834). “Mémoire sur la Puissance Motrice de la Chaleur” (フランス語yŭ). Journal de l'École Royale Polytechnique (Paris: De l'Imprimerie Royale) Vingt-troisième cahier, Tome XIV: 153–190.
^ 村cūn田tián護hù, 1995, [気qì体tĭ定dìng数shùRの由yoú来laí(あんてな) https://doi.org/10.20665/kakyoshi.43.3_163], 化huà学xuéと教jiaò育yù, 43巻juàn, 3号haò
^ 気qì象xiàng学xué概gaì説shuō（学xué芸yún大dà）の講jiăng義yìノート
^ ^a ^b 里lĭ村cūn 物wù理lĭ気qì候hoù学xuéの講jiăng義yìノート
^ ^a ^b 花huā見jiàn 地dì球qiú大dà気qì科kē学xuéの講jiăng義yìノート

参cān考kaŏ文wén献xiàn

文wén部bù省shěng・日rì本běn物wù理lĭ学xué会huì編biān 編biān『学xué術shù用yòng語yŭ集jí＜物wù理lĭ学xué編biān＞』（増zēng訂dìng版băn）培peí風fēng館guăn、1990年nián9月yuè。ASIN 4563021954。ISBN 978-4563021955。 NCID BN05183934。OCLC 23241821。全quán国guó書shū誌zhì番fān号haò:90057219。
P. W. Atkins 著zhù、千qiān原yuán秀xiù昭zhaō・中zhōng村cūn亘gèn男nán 訳yì『物wù理lĭ化huà学xué』上shàng巻juàn（第dì6版băn）、東dōng京jīng化huà学xué同tóng人rén、2001年nián2月yuè。ASIN 4807905295。ISBN 978-4807905294。 NCID BA50699995。OCLC 676196082。全quán国guó書shū誌zhì番fān号haò:20141197。

関guān連lián項xiàng目mù

理lĭ想xiăng気qì体tĭの状zhuàng態taì方fāng程chéng式shì
ファラデー定dìng数shù - アボガドロ定dìng数shùと電diàn気qì素sù量liàngの積jī。
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モル質zhí量liàng定dìng数shù - アボガドロ定dìng数shùと原yuán子zĭ質zhí量liàng定dìng数shùの積jī。

外waì部bùリンク

“CODATA Value: molar gas constant”. NIST (2019年nián5月yuè20日rì). 2019年nián5月yuè31日rì閲yuè覧lăn。
“気qì体tĭ定dìng数shùRの由yoú来laíについて”. 化huà学xuéの広guăng場cháng. ニフティ株zhū式shì会huì社shè (2004年nián6月yuè2日rì). 2014年nián7月yuè15日rì時shí点diănのオリジナルよりアーカイブ。2015年nián12月yuè29日rì閲yuè覧lăn。
“大dà気qìの熱rè力lì学xué” (PDF). 気qì象xiàng学xué概gaì説shuō. 東dōng京jīng学xué芸yún大dà学xué 気qì象xiàng学xué研yán究jiū室shì. 2016年nián2月yuè6日rì閲yuè覧lăn。
里lĭ村cūn雄xióng彦yàn. “大dà気qìの状zhuàng態taì方fāng程chéng式shì” (PDF). 物wù理lĭ気qì候hoù学xué, 2011. 京jīng都dū大dà学xué OPEN COURSEWARE. 2016年nián2月yuè6日rì閲yuè覧lăn。
花huā見jiàn仁rén史shĭ. “大dà気qìの熱rè力lì学xué”. 地dì球qiú大dà気qì科kē学xué. 岩yán手shoŭ大dà学xué 人rén文wén社shè会huì科kē学xué部bù. 2016年nián2月yuè6日rì閲yuè覧lăn。
オンライン学xué術shù用yòng語yŭ集jí - 検jiăn索suŏ欄lánに「気qì体tĭ定dìng数shù」と入rù力lìして検jiăn索suŏ結jié果guŏの「気qì体tĭ定dìng数shù」をクリックすれば気qì体tĭ定dìng数shùに関guānする基jī礎chŭ情qíng報baòの閲yuè覧lănが可kě能néngである。
ブリタニカ国guó際jì大dà百baĭ科kē事shì典diăn 小xiaŏ項xiàng目mù事shì典diăn『気qì体tĭ定dìng数shù』 - コトバンク

この項xiàng目mùは、物wù理lĭ学xuéに関guān連liánした書shūきかけの項xiàng目mùです。この項xiàng目mùを加jiā筆bĭ・訂dìng正zhèngなどしてくださる協xié力lì者zhěを求qiúめています（プロジェクト:物wù理lĭ学xué／Portal:物wù理lĭ学xué）。

[1] 『学xué術shù用yòng語yŭ集jí＜物wù理lĭ学xué編biān＞』^{[要yaòページ番fān号haò]}

[atkins-2] アトキンス『物wù理lĭ化huà学xué』 p. 20

[3] r gas constant The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. US National Institute of Standards and Technology. 2019-05-20. 2018 CODATA recommended values

[4] 気qì体tĭ定dìng数shùRの由yoú来laíについて

[5] Clapeyron, E. (1834). “Mémoire sur la Puissance Motrice de la Chaleur” (フランス語yŭ). Journal de l'École Royale Polytechnique (Paris: De l'Imprimerie Royale) Vingt-troisième cahier, Tome XIV: 153–190.

[6] 村cūn田tián護hù, 1995, [気qì体tĭ定dìng数shùRの由yoú来laí(あんてな) https://doi.org/10.20665/kakyoshi.43.3_163], 化huà学xuéと教jiaò育yù, 43巻juàn, 3号haò

[7] 気qì象xiàng学xué概gaì説shuō（学xué芸yún大dà）の講jiăng義yìノート

[satomura-8] 里lĭ村cūn 物wù理lĭ気qì候hoù学xuéの講jiăng義yìノート

[hanami-9] 花huā見jiàn 地dì球qiú大dà気qì科kē学xuéの講jiăng義yìノート

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