蒸汽和氣體的區別

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介紹

蒸汽被描述為一種物質，通常在低於其臨界溫度 (𝑇𝑐) 的溫度 (t) 下以氣相存在。這意味著透過對其施加壓力 (p) 且不降低溫度，可以將蒸汽凍結回液體。蒸汽壓是在特定溫度下，液體 (l) 或固體 (s) 與其蒸汽達到平衡時所產生的壓力。

氣體是物質的一種非常重要的基本或普遍狀態。氣體是多種純氣體的混合物。氣態物質發生在液體 (l) 和等離子體狀態之間。在氣相中，分子處於隨機運動狀態，它沒有固定的形狀或大小，如果我們對其施加非常高的壓力，它們可能會變成液體或固體。

什麼是蒸汽？

蒸汽只不過是在低於其臨界溫度 (T) 下存在的氣態物質。這意味著蒸汽 (氣體) 可以透過對其施加壓力 (P) 且不降低溫度來冷凝或凝結形成液體。在我們大氣中，在普通溫度 (T) 的存在下，也稱為水蒸氣的氣態水，只有當其分壓 (p) 充分增加或超過時，才會冷凝或凝結回液相。蒸汽可能與另一種狀態（固態）共存。當這種情況發生時，蒸汽和固體這兩個相將處於平衡狀態，液體（或固體）的平衡蒸汽壓 (v.p.) 將等於氣體的分壓。一個眾所周知的例子是水，其臨界溫度 (𝑇𝑐) 為 374 °𝐶。這是液體 (l) 水可以存在的最高或最大溫度。

特徵

• 蒸汽（水蒸氣）通常像大氣中的大多數其他成分一樣透明。

• 蒸汽的組成分子具有不同型別的運動，這些運動是振動、旋轉和平移運動。

• 蒸汽是在低於臨界溫度下形成的氣體。

• 形成的蒸汽的顏色完全取決於發生汽化的物質。

• 形成的蒸汽雲又長又細，通常呈雪茄狀。

• 蒸汽可以在很長距離內傳播，但在某些氣象條件下。

什麼是蒸汽壓？

蒸汽壓也稱為平衡（零外力）蒸汽壓，被描述為在給定溫度 (T) 下，在封閉系統中與凍結相（液體或固體）處於熱力學平衡狀態的蒸汽所施加的壓力 (P)。

對於任何液體，其蒸發速率都可以很容易地用平衡蒸汽壓來表示。它還表示粒子離開或逃離液體 (l) 或固體的趨勢或能力。在正常溫度 (T) 下具有較高蒸汽壓 (v.p.) 的物質或材料通常被稱為揮發性物質。蒸汽壓也可以定義為存在於液體介面或表面上方的蒸汽所施加的壓力。

HellTchi，蒸汽壓，CC BY-SA 3.0

蒸汽壓直接取決於提供給它的動能。隨著分子動能 (K.E) 的增加或超過，轉化為蒸汽的分子數量也超過，因此蒸汽壓 (v.p.) 也增加。

特徵

• 蒸汽壓與提供的溫度成正比。

• 蒸汽壓不取決於容器記憶體在的液體量，它只取決於溫度。

• 對於液體，當它沸騰時，其蒸汽壓保持等於外部壓力。

• 如果分子間力增加，則蒸汽壓將逐漸降低。

• 蒸汽壓獨立於或不依賴於容器的表面積或材料。

什麼是氣體？

氣體是物質的一種非常重要的狀態。氣體可以是純淨形式、元素形式或化合物形式。氣體是一種混合物，例如空氣，其中包含各種氣體，如氮氣、氬氣、氖氣等。氣體通常是無色的，氣體分子處於不斷的隨機運動中；它們沒有確定的形狀或大小，它們可以完全佔據容器的空間，並且它們具有高度的可壓縮性。氣態物質發生在其他兩種物質狀態之間，它們是液體和等離子體狀態。氣體粒子彼此之間距離很遠，因此與固體和液體相比，它們具有非常弱的分子間鍵。與其他物質狀態（主要是固體和液體）相比，氣體通常具有較低的密度和粘度。氣體粒子擴散到均勻分佈以填充容器。

美國地質調查局 天然氣水合物，CC0 1.0

特徵

• 氣體高度可壓縮，並且與固體和液體相比密度較低或密度較低。

• 氣體分子在容器的所有方向上施加相等的壓力。

• 氣體分子具有較高的動能，這是由於它們之間存在較大的空間。

• 氣體中的分子間力非常低或幾乎可以忽略不計。

• 氣體可以很容易地佔據容器的形狀和體積。

宏觀氣體觀

正如我們所知，在物理上很難觀察特定氣體的性質或特徵。較大的長度尺度通常對應於或與氣體的宏觀或全域性（世界）觀點相關聯。該區域（稱為體積）必須足夠大，以便能夠包含或具有大量的氣體粒子樣本。在宏觀層面上，計算出的氣體特性以氣體粒子的形式存在，這些粒子是 - 速度 (v)、壓力 (p)、溫度 (t) 或其額外空間或周圍環境（體積）。

微觀氣體觀

氣體的微觀（非常小）檢視在統計力學中得到了很好的定義；此外，它可以透過各種不同的理論來解釋。其中一個理論是動力學氣體理論，它假設氣體由大量極小的粒子組成，這些粒子處於不斷的、隨機的和直線運動中。此外，氣體分子佔據或佔據的體積非常小，因為大多數容器或盒子都是自由空間。該理論還假設彼此之間的碰撞以及與容器壁的碰撞都是彈性的，並且分子之間沒有力。該理論提供了關於分子速度和分子碰撞頻率的資訊。

蒸汽和氣體的區別

蒸汽	氣體
蒸汽是在室溫下多種（兩種或多種）不同相（通常是液相和氣相）的混合物或組合。	氣體本身是在室溫下唯一且單一的熱力學狀態。
當我們在顯微鏡下觀察蒸汽時，它是由不同的粒子組成的，沒有固定的形狀。	當在顯微鏡下觀察氣體時，它沒有固定的形狀或大小。
蒸汽不被認為是物質的一種狀態。	氣體是眾所周知的物質狀態之一。
蒸汽在低於其臨界溫度下形成。	氣體通常在其臨界溫度以上但在臨界壓力以下形成。
蒸汽在其原始狀態下在室溫下是固體 (s) 或液體 (l)。	氣體在其原始狀態下僅在室溫下為氣體。

結論

蒸汽是在低於其臨界溫度 (𝑇𝑐) 的溫度 (T) 下存在的氣態物質。這意味著蒸汽 (氣體) 可以透過對其施加壓力 (P) 且不降低溫度來冷凝形成液體。蒸汽壓定義為存在於液體介面或表面上方的蒸汽所施加的壓力。蒸汽壓直接取決於提供給它的動能。氣體是物質的一種非常重要的狀態。氣體可以以純淨形式 $\mathrm{(Ne)}$、元素形式 $\mathrm{(O_{2})}$ 或化合物形式 $\mathrm{(CO_{2})}$ 存在。氣體是一種混合物，例如空氣，其中包含各種氣體，如氮氣、氬氣、氖氣等。氣體通常是無色的，氣體分子處於不斷的隨機運動中。有兩種氣體觀，分別是宏觀觀和微觀觀。

常見問題解答

1. 蒸汽是什麼意思？

蒸汽是在低於其臨界溫度下形成的氣體形式。蒸汽可以透過對其施加壓力 (p) 且不降低溫度來冷凝形成液體。

2. 蒸汽壓的 SI 單位是什麼？

蒸汽壓的單位是帕斯卡 (Pa)，也可以寫成牛頓每平方米。

3. 蒸汽壓如何隨溫度變化？

蒸汽與溫度成正比。溫度升高，蒸汽壓升高，反之亦然。

4. 氣體的兩種觀點是什麼？

氣體的兩種觀點是宏觀觀點和微觀觀點。

微觀方法使用統計技術來考慮每個分子的行為。從宏觀角度來看，我們感興趣的是多個分子違規行為的總體或平均結果。

5. 氣體動理論指的是什麼？

氣體動理論描述了氣體的宏觀（較大尺寸）性質，這些性質是根據構成氣體的原子和分子的微觀（較小尺寸）性質來解釋的，並基於各種假設。