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氣體液化時溫度的變化情況

生活 更新时间:2024-07-29 17:20:03

氣體的液化溫度與什麼有關

根據理想氣體的壓強原理,可以知道理想氣體單位體積内的分子數相同,無論是什麼氣體分子。并且每個分子的平均動能相等,也就是任意分子的0.5MVV平均相等。分子質量與分子的平均運動速度呈反向關系,即分子質量與分子平均運動速度的平方根成反比。

而液體與氣體的情況有所不同,液體的存在需要壓強,這與固态物質不一樣。液體無法在零壓強狀态下長期存在,在零壓強狀态下,液體會快速蒸發殆盡。可見,壓強是液體物質存在的極為重要的前提條件。

在同樣的壓強條件下,氣體的液化溫度是不一樣的。氣體物質分子的分子量越大,在等溫條件下,其分子的平均運動速度就越小,這種物質同溫度的液體狀态也是如此。分子量越大,運動速度就越小,處于較高速度狀況的分子比例就越小。此時,此種物質的氣體狀态的分子會與液體狀态的分子運動達到某種平衡。也就是從氣體中進入液體的這種氣體分子與從液體中逃逸出來的分子數量相同時,二者達到了動态平衡。這顯示分子量越大,這種物質的液化溫度就越高。

像分子量最輕的氦氣與氫氣,單原子分子的氦氣的分子量與雙原子分子的氫氣的分子量基本相等。二者的液化溫度等很低。由于氦元素的電子分布結構特殊,因此氦氣分子之間的作用力格外小,也就是分子力格外小。因此,氦氣的液化溫度比氫氣的液化溫度低一些。可見,液化溫度除了與分子量有關之外,還與分子力有關。分子之間的分子力越大,液化溫度就越高。

水分子是格外特殊的,按照水分子的分子量,其液化溫度應該低于氮氣或氧氣的液化溫度。但由于水分子之間的作用力格外大,這導緻水分子的液化溫度格外高。比分子量大幾倍的二氧化硫的液化溫度還要高。這就是非常神奇的現象,獨特的水分子讓我們地球充滿了生機。

液體物質的存在需要壓強,增大壓強等效于增大了氣體分子進入液體的機會,這意味着會進入新的動态平衡狀态,意味着這種氣體的液化溫度提高。因此,壓強因素也是影響氣體物質液化溫度的重要因素。

總之,影響氣體物質液化溫度的因素主要有三個;壓強因素,分子量因素,分子力因素。如果僅僅是壓強因素與分子量因素影響氣體物質的液化溫度,我們甚至可以通過某些方法計算氣體分子的液化溫度或液化熱。但是由于分子力因素的影響,這種計算變得很困難或不可能了。

氣體分子液化成液體物質,會放出熱量,這就是液化熱。氣體物質的液化熱來源于分子力,氣體物質的液化熱的大小就是分子力的大小。水分子的氣态液化熱應該比較大,這是由于其分子力較大所緻。因此,可以通過氣态水分子的液化熱來感覺或計算水分子之間的分子作用力大小。

可以推測,由于氦氣的液化溫度低于氫氣的液化溫度,氦氣的液化熱會小于氫氣的液化熱。當然,這都是已知的知識,隻是我不知道而已。

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