氣體和液體的區別

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介紹

氣體需要密封容器來容納其分子。特別是與液體和固體中的分子相比，它們的分子吸引力極其微弱。這些分子持續地、隨機地、並且在各個方向上運動。

物質的四種狀態是液體、固體、氣體和等離子體。雖然液體沒有特定的形狀，但它們具有確定的體積。沒有容器，它們無法儲存。其核心細胞吸引力模擬布朗細胞的運動。在不同層次之間，液體始終處於流動狀態。氣體分子無法處於特定位置。

什麼是氣體？

在氣體中，物質可以自由地向各個方向擴散。無論有多少氣體，物質都會佔據所有可用空間。因為氣體具有任意體積，它們佔據所有可用空間。氣體具有相對較弱的分子間力，這使得物質很容易流動。氣體粒子的排列在大小和形狀方面是未定義的。必須記住，氣態物質沒有確定的體積或結構。氣體充滿容器的整個體積。此外，氣體具有很高的可壓縮性，並被認為對容器壁施加有限的壓力。

我，Sharayanan，氣體動理論，CC BY-SA 3.0

氣體的物理特性

• 氣體擁有大量的動能。

• 氣體粒子之間幾乎沒有分子間相互作用。

• 氣體採用其周圍環境的形狀和體積。

• 氣體粒子在各個方向上都施加壓力。

• 與其他物質狀態（如固體和液體）相比，氣體的密度較低。

• 粒子具有大量的動能，並且彼此之間吸引力很小，因此它們之間有大量未佔據的空間。

• 它們很容易被壓縮。

• 為了充滿它們的容器，它們會膨脹。

• 它們比液體或固體佔據的空間大得多。

什麼是液體？

當物質處於液相時，它具有固定的體積，但沒有確定的形狀。當液體放入容器中時，它會適應容器的形狀。液體中粒子的分子間力大於氣體粒子之間的分子間力。由於表面張力，液體的表面積總是最小化的。由於分子間的相互作用很小，液體流動是因為分子可以彼此移動。分子間力是指相鄰分子之間存在的力。在分子水平上，液體表現出氣體和固體的某些特性。流動性是指液體和氣體分子由於分子間相互作用而能夠移動的能力。在氣態和液態中，物質缺乏剛性形狀，而是採用其所盛放模具的形狀。

José Manuel Suárez, 水滴 001, CC BY 2.0

液體的物理特性

• 雖然液體具有固定的體積，但它們的形狀不固定。

• 在正常情況下，液體的沸點超過 273K。

• 它們分子之間的空間較小。

• 與氣體相比，液體較難壓縮。液體中的分子彼此非常接近。

• 液體自然地從高處流向低處。

氣體和液體的主要區別

液體	氣體
液體自由流動，沒有確定的形狀，但具有確定的體積。	氣體是一種物質形態，它沒有確定的形狀，而是採用它所放置的容器的形狀。
它們具有較低的動能。	它們具有較高的動能。
液體不易壓縮。	氣體易於壓縮。
沒有確定的形狀，但有體積。	它們沒有確定的形狀或體積。
與氣體相比，分子排列較緊密，且較為有序。	它們的分子排列較無序，且分佈較為隨機。
它們分子之間的空間較小。	這些分子間間隙較大。
這些從較高水平向下移動。	它們向各個方向移動。
這些分子間力中等。	它們具有最低的分子間吸引力。

結論

可以得出結論，由於氣體分子結構較不緊密，吸引力較小，因此更容易壓縮。然而，在液體中，細胞排列更緊密。由於分子具有比氣體更大的萬有引力，因此這種吸引力不容易被壓縮。液體沒有固定的形狀或體積，可以採取任何形狀。它們採取容器的形狀，並且有一定的可壓縮性。氣體不佔據確定的體積，也沒有確定的形狀。氣體很容易壓縮，並採取其所盛放容器的形狀。氣體必須儲存在密封良好的容器中。然而，液體在預期用途的情況下需要容器。

常見問題

1. 為什麼$\mathrm{CO_{2}}$是氣體而$\mathrm{SiO_{2}}$是固體？

二氧化碳的線性結構由碳和氧元素之間的兩個雙鍵構成。它是一個非極性的小分子，其組分之間只有弱的相互作用。因此它是氣體。二氧化矽不是由小分子構成的。它是由無限數量的矽原子組成的，每個矽原子與四個不同的氧原子鍵合（每個氧原子被兩個矽原子共享）。因此，形成了堅固的耐火固體。

2. 我們吸入的氣體的成分是什麼？

我們吸入的空氣除了氧氣外還包含其他多種分子！空氣中的氧氣含量約為 21%。你吸入的氣體約 78% 是氮氣。其他氣體如氬氣、二氧化碳和甲烷也存在，但含量極少。

3. 什麼是理想氣體？

理想氣體是指分子間沒有吸引力，並且原子或分子之間所有碰撞都是完全彈性的氣體。它可以被認為是一組完美的球形粒子，它們發生碰撞但不相互作用。

4. 什麼是液氮？

在低溫下呈液態的氮氣被稱為液氮。液氮的沸點約為 -195.8 °C（-320 °F；77 K）。它的工業生產涉及液態空氣的分餾。它是一種粘度低的無色液體，常被用作冷卻劑。

5. 什麼是查理定律？

1787 年，法國科學家雅克·查理髮現，所有氣體，如氮氣、氧氣、二氧化碳和氫氣，在相同的 80K 範圍內膨脹程度相同。他指出，對於相同壓力的理想氣體，體積和溫度成正比，這意味著在相同壓力下，溫度升高，體積也升高。