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24 氣體分子的運動速度是飛機的2~10倍嗎

水在不同溫度和壓力條件下,可以呈現出固體(冰)、**、氣體(水蒸氣)的狀態,這叫作物質的形態。所有的物質隨溫度和壓力的變化,形態都會發生變化。

◎物質的形態和規則

固態物質的分子排列都很整齊,分子的位置和方向也有相應的規則,但變成液態時,規則消失,分子開始移動。但分子間的距離與固態時並無太大變化,因此物質液態時的體積和密度與固態時並無太大區別。

但物質變成氣態時,分子間的距離變遠,分子開始運動,就像飛機一樣到處飛。速度與絕對溫度的平方根成正比,與分子的相對分子質量平方根成反比。

25℃時幾種氣體分子的運動速度如下:氫分子的時速是6930千米,氧分子的時速是1700千米。客機的飛行時速為800~900千米,可以說分子的運動速度相當於客機的2~10倍。

◎氣體的體積

到處亂飛的氣體分子會產生相互碰撞,也會碰撞到牆壁和人。這種碰撞的衝擊從我們的感覺來看就是壓力。

圖4-4 物質的形態變化

把氣體裝進氣球中,氣體會衝撞橡膠球壁,因此氣球鼓起來了。但氣球並不是因為過度膨脹而破裂的,而是因為氣球的外部存在有空氣這種氣體,空氣的分子在氣球的外部擠壓氣球,迫使氣球縮小而造成的。

當內部的擴張力和外部的壓縮力(1個大氣壓)平衡時,氣球的大小是穩定的,此時氣球的體積就是內部氣體的體積。由此可見,氣體分子的體積占氣體體積的比例非常小,大部分體積都是真空間隙。

◎相同分子數組成的氣體,體積相同

就像鉛筆的單位是“打”一樣,分子也有單位,分子的單位是摩爾(mol)。1打是12個,1摩爾是6×1023個粒子,數量非常多。

1摩爾的分子重量約等於其相對分子質量(在相對分子質量後加單位克)。1摩爾的氣體體積,與氣體的種類無關,在1個大氣壓、溫度0℃的條件下,為22.4升。