蒸汽和气体的区别

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介绍

蒸汽被描述为一种物质，通常在低于其临界温度 (𝑇𝑐) 的温度 (t) 下以气相存在。这意味着通过对其施加压力 (p) 且不降低温度，可以将蒸汽冻结回液体。蒸汽压是在特定温度下，液体 (l) 或固体 (s) 与其蒸汽达到平衡时所产生的压力。

气体是物质的一种非常重要的基本或普遍状态。气体是多种纯气体的混合物。气态物质发生在液体 (l) 和等离子体状态之间。在气相中，分子处于随机运动状态，它没有固定的形状或大小，如果我们对其施加非常高的压力，它们可能会变成液体或固体。

什么是蒸汽？

蒸汽只不过是在低于其临界温度 (T) 下存在的气态物质。这意味着蒸汽 (气体) 可以通过对其施加压力 (P) 且不降低温度来冷凝或凝结形成液体。在我们大气中，在普通温度 (T) 的存在下，也称为水蒸气的气态水，只有当其分压 (p) 充分增加或超过时，才会冷凝或凝结回液相。蒸汽可能与另一种状态（固态）共存。当这种情况发生时，蒸汽和固体这两个相将处于平衡状态，液体（或固体）的平衡蒸汽压 (v.p.) 将等于气体的分压。一个众所周知的例子是水，其临界温度 (𝑇𝑐) 为 374 °𝐶。这是液体 (l) 水可以存在的最高或最大温度。

特征

• 蒸汽（水蒸气）通常像大气中的大多数其他成分一样透明。

• 蒸汽的组成分子具有不同类型的运动，这些运动是振动、旋转和平移运动。

• 蒸汽是在低于临界温度下形成的气体。

• 形成的蒸汽的颜色完全取决于发生汽化的物质。

• 形成的蒸汽云又长又细，通常呈雪茄状。

• 蒸汽可以在很长距离内传播，但在某些气象条件下。

什么是蒸汽压？

蒸汽压也称为平衡（零外力）蒸汽压，被描述为在给定温度 (T) 下，在封闭系统中与冻结相（液体或固体）处于热力学平衡状态的蒸汽所施加的压力 (P)。

对于任何液体，其蒸发速率都可以很容易地用平衡蒸汽压来表示。它还表示粒子离开或逃离液体 (l) 或固体的趋势或能力。在正常温度 (T) 下具有较高蒸汽压 (v.p.) 的物质或材料通常被称为挥发性物质。蒸汽压也可以定义为存在于液体界面或表面上方的蒸汽所施加的压力。

HellTchi，蒸汽压，CC BY-SA 3.0

蒸汽压直接取决于提供给它的动能。随着分子动能 (K.E) 的增加或超过，转化为蒸汽的分子数量也超过，因此蒸汽压 (v.p.) 也增加。

特征

• 蒸汽压与提供的温度成正比。

• 蒸汽压不取决于容器内存在的液体量，它只取决于温度。

• 对于液体，当它沸腾时，其蒸汽压保持等于外部压力。

• 如果分子间力增加，则蒸汽压将逐渐降低。

• 蒸汽压独立于或不依赖于容器的表面积或材料。

什么是气体？

气体是物质的一种非常重要的状态。气体可以是纯净形式、元素形式或化合物形式。气体是一种混合物，例如空气，其中包含各种气体，如氮气、氩气、氖气等。气体通常是无色的，气体分子处于不断的随机运动中；它们没有确定的形状或大小，它们可以完全占据容器的空间，并且它们具有高度的可压缩性。气态物质发生在其他两种物质状态之间，它们是液体和等离子体状态。气体粒子彼此之间距离很远，因此与固体和液体相比，它们具有非常弱的分子间键。与其他物质状态（主要是固体和液体）相比，气体通常具有较低的密度和粘度。气体粒子扩散到均匀分布以填充容器。

美国地质调查局 天然气水合物，CC0 1.0

特征

• 气体高度可压缩，并且与固体和液体相比密度较低或密度较低。

• 气体分子在容器的所有方向上施加相等的压力。

• 气体分子具有较高的动能，这是由于它们之间存在较大的空间。

• 气体中的分子间力非常低或几乎可以忽略不计。

• 气体可以很容易地占据容器的形状和体积。

宏观气体观

正如我们所知，在物理上很难观察特定气体的性质或特征。较大的长度尺度通常对应于或与气体的宏观或全局（世界）观点相关联。该区域（称为体积）必须足够大，以便能够包含或具有大量的气体粒子样本。在宏观层面上，计算出的气体特性以气体粒子的形式存在，这些粒子是 - 速度 (v)、压力 (p)、温度 (t) 或其额外空间或周围环境（体积）。

微观气体观

气体的微观（非常小）视图在统计力学中得到了很好的定义；此外，它可以通过各种不同的理论来解释。其中一个理论是动力学气体理论，它假设气体由大量极小的粒子组成，这些粒子处于不断的、随机的和直线运动中。此外，气体分子占据或占据的体积非常小，因为大多数容器或盒子都是自由空间。该理论还假设彼此之间的碰撞以及与容器壁的碰撞都是弹性的，并且分子之间没有力。该理论提供了关于分子速度和分子碰撞频率的信息。

蒸汽和气体的区别

蒸汽	气体
蒸汽是在室温下多种（两种或多种）不同相（通常是液相和气相）的混合物或组合。	气体本身是在室温下唯一且单一的热力学状态。
当我们在显微镜下观察蒸汽时，它是由不同的粒子组成的，没有固定的形状。	当在显微镜下观察气体时，它没有固定的形状或大小。
蒸汽不被认为是物质的一种状态。	气体是众所周知的物质状态之一。
蒸汽在低于其临界温度下形成。	气体通常在其临界温度以上但在临界压力以下形成。
蒸汽在其原始状态下在室温下是固体 (s) 或液体 (l)。	气体在其原始状态下仅在室温下为气体。

结论

蒸汽是在低于其临界温度 (𝑇𝑐) 的温度 (T) 下存在的气态物质。这意味着蒸汽 (气体) 可以通过对其施加压力 (P) 且不降低温度来冷凝形成液体。蒸汽压定义为存在于液体界面或表面上方的蒸汽所施加的压力。蒸汽压直接取决于提供给它的动能。气体是物质的一种非常重要的状态。气体可以以纯净形式 $\mathrm{(Ne)}$、元素形式 $\mathrm{(O_{2})}$ 或化合物形式 $\mathrm{(CO_{2})}$ 存在。气体是一种混合物，例如空气，其中包含各种气体，如氮气、氩气、氖气等。气体通常是无色的，气体分子处于不断的随机运动中。有两种气体观，分别是宏观观和微观观。

常见问题解答

1. 蒸汽是什么意思？

蒸汽是在低于其临界温度下形成的气体形式。蒸汽可以通过对其施加压力 (p) 且不降低温度来冷凝形成液体。

2. 蒸汽压的 SI 单位是什么？

蒸汽压的单位是帕斯卡 (Pa)，也可以写成牛顿每平方米。

3. 蒸汽压如何随温度变化？

蒸汽与温度成正比。温度升高，蒸汽压升高，反之亦然。

4. 气体的两种观点是什么？

气体的两种观点是宏观观点和微观观点。

微观方法使用统计技术来考虑每个分子的行为。从宏观角度来看，我们感兴趣的是多个分子违规行为的总体或平均结果。

5. 气体动理论指的是什么？

气体动理论描述了气体的宏观（较大尺寸）性质，这些性质是根据构成气体的原子和分子的微观（较小尺寸）性质来解释的，并基于各种假设。