氣體的性質

---

簡介

氣體是物質的一種特殊狀態，其中分子似乎被廣泛分離，並以極快的速度不斷運動。氣體沒有固定的尺寸、形狀或體積。理想氣體包括分子間吸引力變為零的氣體。在理想氣體中，分子以高速運動，這導致所有粒子都遠離最近的粒子，從而減少分子之間的鍵合。極端溫度和低壓下的天然氣是合適的。隨著溫度升高，動能也會升高，導致分子間力減小。

什麼是氣態？

氣態確實是物質的一種形式，它具有特定的質量，但沒有固定的形狀或體積。最重要的屬性是數量、體積、壓力以及溫度，因為這4個獨立變數解釋了氣體的相位。

大氣中包含複雜的氣體混合物，包括氧氣、二氧化碳、水蒸氣、氮氣、臭氧等等。然而，在典型的壓力和溫度條件下，元素週期表中只有11種氣體以氣體形式存在。這些將被視為純氣體，但包括  $\mathrm{H,N_2, O_2, Ne, Xe, Rn, Ar, Kr, F, Cl,}$ 甚至 He。

此外，在氣態中，氣體中的粒子之間有相當大的距離，而且似乎充滿活力。因此，氣體具有大量的動能。粒子快速移動並相互碰撞，導致它們隨機散開，直到它們能夠均勻地分佈在整個容器中。

Solid-liquid-gas.jpg: Sadi Carnot 衍生作品: Dave.Dunford (talk) 13:43, 15 December 2010 (UTC), Solid-liquid-gas, 標記為公共領域，在維基共享資源上了解更多詳細資訊

氣體的性質

• 由於氣體中的粒子相距甚遠，因此它們之間的分子間力似乎微不足道。

• 與其他兩種形式相比，氣體中的粒子似乎相距非常遠。因此，分子很容易被壓縮。增加壓力會減小其體積，從而使分子相對靠近。結果，粒子之間的空間縮小，使氣體極易壓縮。

• 與固體和液體相比，氣體具有非常低的密度，因為分子之間的分子間相互作用可以忽略不計。透過降低溫度和增加壓力，密度會增加。

• 氣體粒子始終處於不斷、快速且不可預測的運動中，向各個方向運動，彼此碰撞以及與容器的壁碰撞。氣體產生的壓力是由氣體分子與模組壁碰撞引起的。

• 氣體不具有其形狀。但是，它們會採用放置它們的容器的形狀。分子對容器壁施加壓力，並傾向於填充容器的形狀。

• 氣體不具有其體積。因此，評估氣體的體積類似於確定容器的體積。它以升或立方米表示。

• 擴散是指粒子從高濃度區域流向低濃度區域。氣態的原子和分子很容易並在空間中隨機移動。因此，它們具有動能，但隨著這種能量的升高，擴散速率也會升高。

氣體的用途

• 在家庭和企業部門，氣體主要用於加熱、調節甚至烹飪。

• 物質的一種形式用作蒸汽，用於各種商業活動，包括織物、塑膠、聚合物、油漆、染料和鋁冶煉廠。

• 天然氣，以液化天然氣和壓縮天然氣的形式，用作車輛燃料。作為副產品，它減少了大氣中的有害排放以及煙霧汙染。

應用

• 氣態有助於產生能量。當缺乏風能或陽光時，它也可以用作可再生能源發電設施的替代來源。

• 天然氣還用於生產化肥、化妝品以及藥品。

結論

氣體將是大量粒子，這些粒子被較大的距離隔開。理想氣體的分子以靈活的方式碰撞。這些被表徵為通常以氣體形式存在的化合物。它們具有分子間間隙，並且通常是可壓縮的。氣體的密度比液體和固體低得多，它們的粘度確實非常低，因為原子具有較小的分子間相互作用。由於它們沒有確定的體積或形狀，因此氣體沒有確定的形狀。氣體包括氫氣、氮氣、氧氣、二氧化碳、水蒸氣和氦氣。

常見問題

Q1. 人體中有多少種氣體？

答：人體由6種元素構成，佔其質量的99%：O、C、H、N、Ca以及P。其餘5種元素（K、S、Na、Cl和Mg）僅佔約0.85%。所有11種都是生存所必需的。

Q2. 什麼導致氣體傳播如此之快？

答：粒子之間似乎有很多空隙，這些粒子具有大量的動能，但彼此之間吸引力不大。氣體粒子移動非常快並相互作用，導致它們擴散或膨脹，直到它們在容器體積中均勻分佈。

Q3. 氣體冷卻時會發生什麼？

答：隨著溫度下降，氣體粒子的總動能降低。因此，越來越多的氣體分子缺乏抵抗相鄰原子之間分子間吸引力的動能。

Q4. 哪些氣體的行為最不理想？

答：$\mathrm{SO_2}$中電子的存在似乎很高，導致更強的範德華相互作用。它具有很高的沸點，並且由於較大的分子間力，需要高溫才能發揮最佳作用。因此，在低溫下，二氧化硫表現為最不理想的氣體。

Q5. 什麼被稱為笑氣？

答：為了讓你平靜下來，一氧化二氮是一種安全有效的鎮靜化學物質，它與氧氣混合，並透過一個小小的口罩吸入，該口罩適合你的鼻子。一氧化二氮，通常稱為“笑氣”，是你的牙醫可以提供的幫助你更容易在某些過程中感到放鬆的選擇之一。

Q6. 天然氣還能用多久？

答：考慮到美國每年幹天然氣開採量與2020年的30 Tcfg大致相同，該國似乎擁有足夠的幹天然氣可持續使用約98年。

Q7. 為什麼理想氣體不存在？

答：氣體粒子必須具有零體積，並且不顯示彼此之間的吸引力。但是，不存在理想氣體，因為這兩個條件都不可能成立。真實氣體似乎不符合動力學分子理論的前提。