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吉村洋介
化学実験 資料編

基礎物理化学定数・エネルギー換算表

1.基礎物理化学定数

物理化学関連で出会うことのある物理定数をまとめておきます。 数値は CODATA(Committee on Data for Science and Technology) 2018 によります。 ( )内の2桁の数字は、表示されている値の最後の2桁についての標準不確かさです。 たとえば α の数値は (7.2973525693 ± 0.0000000011) × 10-3 を意味します。

表 1.基礎物理化学定数
物理量記号数値単位
真空中の光速*c2.99792458 × 108m s-1
磁気定数(真空の透磁率)μ01.25663706212(19) × 10-6H m-1
電気定数(真空の誘電率)ε08.8541878128(13) × 10-12F m-1
プランク定数*h6.62607015 × 10-34J s
素電荷*e1.602176634 × 10-19C
磁束量子* h/2eΦ02.067833848... × 10-15Wb
電子の質量me9.1093837015(28) × 10-31kg
陽子の質量mp1.67262192369(51) × 10-27kg
微細構造定数 e2/2ε0hcα7.2973525693(11) × 10-3
ボーア半径 ε0h2mee2a05.29177210903(80) × 10-11m
リュードベリ定数 α2mec/2hR10973731.568160(21)m-1
アボガドロ定数*NA, L6.02214076 × 1023mol-1
原子質量定数mu1.66053906660(50) × 10-27kg
ボルツマン定数*k1.380649 × 10-23J K-1
ファラデー定数*F96485.33212...C mol-1
1モルの気体定数*R8.314462618...J mol-1 K-1
ステファン-ボルツマン定数*σ55.670374419... × 10-8W m-2 K-4
アステリクス * を付けた真空中の光速などは定義値あるいはそこから直接導出される量で不確かさはありません。 なお 2019年5月20日以前には磁気定数(真空の透磁率) μ0 は4 π × 10-7 F m-1 と定義されていました。 4 π = 12.566370614... なので、定義の変更が行われても、実質、変更を意識しなくてもよいようになっています。 同様に 12C の質量の 1/12 で定義される原子質量定数 mu も、 厳密には (1 g/mol)/NA ではありませんが、 1/NA = 1.660539067... × 10-24 mol なので、変更を意識しなくてもよいようになっています。

2.エネルギー換算表

物理化学関連で出会うことのあるエネルギー単位の換算表です。 たとえば 1 GHz = h × 109 Hz = 6.62607015 × 10-25 J = 6.6261 × 10-7 aJ (1 aJ = 10-18 J)といった具合です。 (赤外分光の実験のページ参照

表 2.エネルギー単位換算表(5 ケタ)
cm-1GHzaJeVkJ/molK
1 cm-1129.9791.9864×10-51.2398×10-411.963×10-31 .4388
1 GHz3.3356×10-216.6261×10-74.1357×10-63.9903×10-44.7992×10-2
1 aJ*503411.5092×10616.2415602.217.2429×104
1 eV8065.52.4180×1050.16022196.4851.1604×104
1 kJ/mol83.5942.5061×1031.6605×10-31.0364×10-21120.27
1 K0.6950420.8371.3807×10-58.6174×10-58.3145×10-31

この他によく使われる単位にカロリー cal があります。 化学や食物学の分野では 1 cal = 4.184 J (熱化学カロリー。calth)がもっぱら用いられますが、 他に 1 cal = 4.1868 J(国際蒸気表カロリー。calIT)、 1 cal = 4.1855 J(15 °C カロリー。cal15)も用いられます。 また国内では今も一部 1 cal = 4.18605 J (旧計量法カロリー) が生き残っています。


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