气体的性质

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简介

气体是物质的一种特殊状态，其中分子似乎被广泛分离，并以极快的速度不断运动。气体没有固定的尺寸、形状或体积。理想气体包括分子间吸引力变为零的气体。在理想气体中，分子以高速运动，这导致所有粒子都远离最近的粒子，从而减少分子之间的键合。极端温度和低压下的天然气是合适的。随着温度升高，动能也会升高，导致分子间力减小。

什么是气态？

气态确实是物质的一种形式，它具有特定的质量，但没有固定的形状或体积。最重要的属性是数量、体积、压力以及温度，因为这4个独立变量解释了气体的相位。

大气中包含复杂的气体混合物，包括氧气、二氧化碳、水蒸气、氮气、臭氧等等。然而，在典型的压力和温度条件下，元素周期表中只有11种气体以气体形式存在。这些将被视为纯气体，但包括  $\mathrm{H,N_2, O_2, Ne, Xe, Rn, Ar, Kr, F, Cl,}$ 甚至 He。

此外，在气态中，气体中的粒子之间有相当大的距离，而且似乎充满活力。因此，气体具有大量的动能。粒子快速移动并相互碰撞，导致它们随机散开，直到它们能够均匀地分布在整个容器中。

Solid-liquid-gas.jpg: Sadi Carnot 衍生作品: Dave.Dunford (talk) 13:43, 15 December 2010 (UTC), Solid-liquid-gas, 标记为公共领域，在维基共享资源上了解更多详细信息

气体的性质

• 由于气体中的粒子相距甚远，因此它们之间的分子间力似乎微不足道。

• 与其他两种形式相比，气体中的粒子似乎相距非常远。因此，分子很容易被压缩。增加压力会减小其体积，从而使分子相对靠近。结果，粒子之间的空间缩小，使气体极易压缩。

• 与固体和液体相比，气体具有非常低的密度，因为分子之间的分子间相互作用可以忽略不计。通过降低温度和增加压力，密度会增加。

• 气体粒子始终处于不断、快速且不可预测的运动中，向各个方向运动，彼此碰撞以及与容器的壁碰撞。气体产生的压力是由气体分子与模块壁碰撞引起的。

• 气体不具有其形状。但是，它们会采用放置它们的容器的形状。分子对容器壁施加压力，并倾向于填充容器的形状。

• 气体不具有其体积。因此，评估气体的体积类似于确定容器的体积。它以升或立方米表示。

• 扩散是指粒子从高浓度区域流向低浓度区域。气态的原子和分子很容易并在空间中随机移动。因此，它们具有动能，但随着这种能量的升高，扩散速率也会升高。

气体的用途

• 在家庭和企业部门，气体主要用于加热、调节甚至烹饪。

• 物质的一种形式用作蒸汽，用于各种商业活动，包括织物、塑料、聚合物、油漆、染料和铝冶炼厂。

• 天然气，以液化天然气和压缩天然气的形式，用作车辆燃料。作为副产品，它减少了大气中的有害排放以及烟雾污染。

应用

• 气态有助于产生能量。当缺乏风能或阳光时，它也可以用作可再生能源发电设施的替代来源。

• 天然气还用于生产化肥、化妆品以及药品。

结论

气体将是大量粒子，这些粒子被较大的距离隔开。理想气体的分子以灵活的方式碰撞。这些被表征为通常以气体形式存在的化合物。它们具有分子间间隙，并且通常是可压缩的。气体的密度比液体和固体低得多，它们的粘度确实非常低，因为原子具有较小的分子间相互作用。由于它们没有确定的体积或形状，因此气体没有确定的形状。气体包括氢气、氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气和氦气。

常见问题

Q1. 人体中有多少种气体？

答：人体由6种元素构成，占其质量的99%：O、C、H、N、Ca以及P。其余5种元素（K、S、Na、Cl和Mg）仅占约0.85%。所有11种都是生存所必需的。

Q2. 什么导致气体传播如此之快？

答：粒子之间似乎有很多空隙，这些粒子具有大量的动能，但彼此之间吸引力不大。气体粒子移动非常快并相互作用，导致它们扩散或膨胀，直到它们在容器体积中均匀分布。

Q3. 气体冷却时会发生什么？

答：随着温度下降，气体粒子的总动能降低。因此，越来越多的气体分子缺乏抵抗相邻原子之间分子间吸引力的动能。

Q4. 哪些气体的行为最不理想？

答：$\mathrm{SO_2}$中电子的存在似乎很高，导致更强的范德华相互作用。它具有很高的沸点，并且由于较大的分子间力，需要高温才能发挥最佳作用。因此，在低温下，二氧化硫表现为最不理想的气体。

Q5. 什么被称为笑气？

答：为了让你平静下来，一氧化二氮是一种安全有效的镇静化学物质，它与氧气混合，并通过一个小小的口罩吸入，该口罩适合你的鼻子。一氧化二氮，通常称为“笑气”，是你的牙医可以提供的帮助你更容易在某些过程中感到放松的选择之一。

Q6. 天然气还能用多久？

答：考虑到美国每年干天然气开采量与2020年的30 Tcfg大致相同，该国似乎拥有足够的干天然气可持续使用约98年。

Q7. 为什么理想气体不存在？

答：气体粒子必须具有零体积，并且不显示彼此之间的吸引力。但是，不存在理想气体，因为这两个条件都不可能成立。真实气体似乎不符合动力学分子理论的前提。