最後更新：2026-06-30

莫耳體積的意義

氣體的莫耳體積是指在給定溫度與壓力下，恰好 1 mol 該氣體所佔的空間。理想氣體方程式帶來一個值得注意的結果：只要氣體表現理想，無論是氧氣、氫氣或二氧化碳，這個體積都相同。在相同條件下，相同數目的分子佔有相同體積，這正是以現代語言表述的亞佛加厥定律。

公式

由理想氣體方程式 PV = nRT 出發，解出體積：

$$V = \frac{nRT}{P}$$

令物質量為 1 mol（n = 1），即得莫耳體積：

$$V_m = \frac{RT}{P}$$

其中 R 為氣體常數，T 為絕對溫度，P 為壓力。採用 R = 0.082057 L·atm·mol⁻¹·K⁻¹ 時，當壓力以 atm、溫度以 K 表示，體積即為 L。

符號	物理量	單位
V	總體積	L
Vₘ	莫耳體積	L/mol
n	氣體的物質量	mol
T	絕對溫度	K
P	壓力	atm（或 kPa、bar 等）
R	氣體常數	0.082057 L·atm·mol⁻¹·K⁻¹

範例

求 0 °C、1 atm 下 2 mol 理想氣體的體積。

1. 將溫度換算成 K：0 °C = 273.15 K。
2. 莫耳體積：Vₘ = (0.082057 × 273.15) / 1 = 22.41 L/mol。
3. 總體積：V = n × Vₘ = 2 × 22.41 = 44.83 L。

因此在標準狀態下，任何理想氣體 2 mol 約佔 44.83 L。

兩種 STP 定義

標準溫度與壓力（STP）有兩種定義，所得的莫耳體積略有不同。引用錯誤的版本是作業與實驗報告中常見的錯誤來源。

定義	溫度	壓力	莫耳體積
舊有 STP	0 °C	1 atm（101.325 kPa）	22.41 L/mol
IUPAC STP（1982 年起）	0 °C	100 kPa	22.71 L/mol
SATP（常溫常壓）	25 °C	100 kPa	24.79 L/mol

初等化學中背誦的經典「每莫耳 22.4 公升」指的是舊有的 1 atm 定義。若資料表或考題指定 100 kPa，則應改用 22.71 L/mol。

理想氣體假設失效之時

莫耳體積公式將氣體分子視為彼此無吸引力的點粒子。這在低壓高溫、分子彼此相距甚遠時成立良好。在接近氣體沸點或高壓下，分子間作用力與分子的有限大小會造成可測得的偏差。在這些條件下，凡得瓦方程式等實際氣體模型可給出更接近的估計。

相關計算

一旦知道體積，氣體的物質量便可透過莫耳質量直接與質量相連，並透過結合氣體定律與壓力或溫度的變化相連。莫耳體積也是氣體化學計量中的橋梁：在氣態反應物的莫耳數與實驗室所量得的體積（L）之間進行換算。

常見問題（FAQ）

什麼是氣體的莫耳體積？

莫耳體積是指在給定溫度與壓力下 1 mol 氣體所佔的體積。對理想氣體而言為 Vm = RT/P，只取決於條件，與氣體種類無關。在 0 °C、1 atm 時約為 22.41 L/mol，在 0 °C、100 kPa 時約為 22.71 L/mol。

22.4 L/mol 是怎麼來的？

將 T = 273.15 K（0 °C）與 P = 1 atm，連同 R = 0.082057 L·atm·mol⁻¹·K⁻¹ 代入 Vm = RT/P，可得 22.41 L/mol。這就是課本中常引用的 STP 數值。它假設理想氣體行為，因此實際氣體會略有偏差，尤其在接近凝結時。

我該採用哪一種 STP 定義？

共有兩種。舊有慣例為 0 °C、1 atm（101.325 kPa），對應 22.41 L/mol。自 1982 年起 IUPAC 將 STP 定義為 0 °C、恰好 100 kPa，對應 22.71 L/mol。請確認課程或資料表所採用的版本；本計算器兩者皆可，只要相應設定壓力即可。

莫耳體積如何隨溫度與壓力變化？

由於 Vm = RT/P，莫耳體積與絕對溫度成正比、與壓力成反比。在 25 °C（298.15 K）、1 atm 時約為 24.47 L/mol，大於 0 °C 時的值。壓力加倍，莫耳體積即減半。