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气体是四种基本物质状态之一!

2020-12-08

气体 (冶金术语)


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气体是四种基本物质状态之一(其他三种分别为固体、液体、等离子体)。气体可以由单个原子(如稀有气体)、一种元素组成的单质分子(如氧气)、多种元素组成化合物分子(如二氧化碳)等组成。气体混合物可以包括多种气体物质,比如空气。


气体与液体和固体的显著区别就是气体粒子之间间隔很大。这种间隔使得人眼很难察觉到无色气体。气体与液体一样是流体:它可以流动,可变形。与液体不同的是气体可以被压缩。假如没有限制(容器或力场)的话,气体可以扩散,其体积不受限制,没有固定。气态物质的原子或分子相互之间可以自由运动。气体的特性介于液体和等离子体之间,气体的温度不会超过等离子体,气体的温度下限为简并态夸克气体[1],现在也越来越受到重视[2]。高密度的原子气体冷却到非常低的低温,可以依其统计特性分为玻色气体和费米气体,其他相态可以参照相态列表。


元素气体编辑

在标准状况下为气体分子的化学元素有氢(H2)、氮(N2)、氧(O2)和两种卤素,分别是氟(F2)和氯(Cl2)。另外还有单原子的稀有气体:氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)和氡(Rn)。 


物理性质编辑

因为大多数气体很难直接观察,他们常被通过其四个物理属性或宏观性质来描述:压强、体积、粒子数目(化学家用摩尔来表示)和温度。这四个属性被许多科学家(如罗伯特·波义耳、雅克·查理、约翰·道尔顿、约瑟夫·路易·盖-吕萨克、阿莫迪欧·阿伏伽德罗等)通过不同的气体和不同的装置来反复观察过。他们的仔细研究最终形成了描述这些属性的数学关系的理想气体定律。 


 宏观属性编辑

当观察气体时,一般会指明参考物或长度尺度。较大的长度尺度对应着气体的宏观属性或是总体看法。其范围(可指体积)至少要能容纳大量的气体粒子。对如此采样尺寸的气体的统计分析会得到样品内所有气体粒子的平均属性(例如速度,温度,压强等)。相反,一个较小的参考长度尺度对应着气体的微观属性或是粒子层面的看法。


压强

主条目:压强

在公式中常用"p"或"P"来表示气体压力,其单位则常为国际单位制中的帕斯卡(Pa)。

在描述一个有容器的气体时,压力(或是绝对压力)是在气体作用在容器表面上,单位面积所施的力,在此空间内,可以视为气体粒子会直线运动,直到和其他分子或是容器壁碰撞为止。若和容器壁碰撞,单位时间内气体粒子动量的变化就是气体作用在容器上的力,在碰撞过程中,只有垂直容器壁的气体粒子速度分量会变化,若气体粒子是沿着容器壁运动,其动量不会变化。因此容器壁受到的力就是和容器壁碰撞的气体粒子其动量变化的平均值。压力是所有碰撞容器壁的气体粒子,其产生的力除以容器壁总面积后的值。


温度

在公式中常用"T"来表示气体温度,其单位则常为国际单位制中的开尔文(K)。

气体粒子的速度和其绝对温度成正比。在右边的影片中,当气球放进液态氮中时,因为温度降低,气体粒子速度变慢,气球体积也随之缩小。气体系统的温度和其中粒子(原子或分子)的运动有关。在统计力学中,温度可以表示储存在粒子中的平均动能。储存能量的方式和粒子的自由度有关。借由气体粒子碰撞,粒子产生平移、旋转或是振动的运动,其动能也随之提高。相反的,固体中的分子因为在晶格中,无法有平移或旋转的运动,只能以振动的方式提高温度。加热的气体,因为持续和容器或其他气体粒子碰撞,其速度分布范围较大,可以用麦克斯韦-玻尔兹曼分布描述,此时会假设气体粒子近似为接近热力学平衡状态下的理想气体。


     参见编辑

固体→融化→液体→气化→气体

固体←凝固←液体←液化←气体

气体←升华←固体←凝华←气体

物理名词


             测量 

▪ 物理学 ▪ 误差 ▪ 游码 ▪ 测量 ▪ 实验

▪ 温度计 ▪ 长度 ▪ 实验室 ▪ 摄氏度 ▪ 单位

▪ 面积 ▪ 千米 ▪ 平方米 ▪ 体温计 ▪ 米

▪ 体积 ▪ 时间 ▪ 分米 ▪ 立方米 ▪ 小时

▪ 厘米 ▪ 升 ▪ 分钟 ▪ 毫米 ▪ 毫升

▪ 秒 ▪ 微米 ▪ 质量 ▪ 毫秒 ▪ 纳米

▪ 吨 ▪ 停表 ▪ 测量工具 ▪ 千克 ▪ 力

▪ 刻度尺 ▪ 克 ▪ 牛顿 ▪ 最小刻度 ▪ 毫克

▪ 测力计 ▪ 零刻度线 ▪ 天平 ▪ 弹簧秤 ▪ 测量范围

▪ 砝码 


             运动 

▪ 相对运动 ▪ 方向 ▪ 路程 ▪ 静止 ▪ 直线运动

▪ 速度 ▪ 参照物 ▪ 曲线运动 ▪ 变速直线运动 ▪ 位置

▪ 匀速直线运动 ▪ 平均速度 


               热 

▪ 分子 ▪ 熔化 ▪ 液化 ▪ 分子运动 ▪ 熔点

▪ 升华 ▪ 扩散 ▪ 凝固 ▪ 凝华 ▪ 排斥力

▪ 凝固点 ▪ 冰箱 ▪ 吸引力 ▪ 晶体 ▪ 热传递

▪ 物质 ▪ 非晶体 ▪ 热传导 ▪ 物体 ▪ 吸收

▪ 热对流 ▪ 状态 ▪ 放出 ▪ 热辐射 ▪ 固体

▪ 汽化 ▪ 热量 ▪ 液体 ▪ 蒸发 ▪ 比热容

▪ 气体 ▪ 沸腾 ▪ 物态变化 ▪ 沸点 


                光 

▪ 光源 ▪ 入射角 ▪ 焦距 ▪ 光的直线传播 ▪ 反射角

▪ 会聚 ▪ 小孔成像 ▪ 镜面反射 ▪ 发散 ▪ 日食

▪ 漫反射 ▪ 光屏屏幕 ▪ 月食 ▪ 平面镜 ▪ 照相机

▪ 光速 ▪ 潜望镜 ▪ 幻灯机 ▪ 真空 ▪ 蜡烛

▪ 电影放映机 ▪ 空气 ▪ 光的折射 ▪ 放大镜 ▪ 玻璃

▪ 折射光线 ▪ 倒立的 ▪ 水 ▪ 折射角 ▪ 正立的

▪ 均匀介质 ▪ 透镜 ▪ 缩小的 ▪ 光的反射 ▪ 凸透镜

▪ 放大的 ▪ 反射定律 ▪ 凹透镜 ▪ 实像 ▪ 入射光线

▪ 主光轴 ▪ 虚像 ▪ 反射光线 ▪ 光心 ▪ 海市蜃楼

▪ 法线 ▪ 焦点 ▪ 光的色散 


                 磁 

▪ 磁体 ▪ 小磁针 ▪ 磁场 ▪ 天然磁体 ▪ 磁极

▪ 地磁场 ▪ 人造磁体 ▪ 电流的磁场 ▪ 南极 ▪ 条形磁铁

▪ 北极 ▪ 磁感线 ▪ 蹄形磁铁 ▪ 磁化 ▪ 电磁铁

声音 

▪ 振动 ▪ 声波 ▪ 振幅 ▪ 介质 ▪ 音调

▪ 噪音 ▪ 传播 ▪ 响度 ▪ 乐音 ▪ 声速

▪ 音色 ▪ 分贝 ▪ 回声 ▪ 频率 


                 力 

▪ 重力 ▪ 惯性 ▪ 动力 ▪ 重心 ▪ 平衡

▪ 阻力 ▪ 摩擦力 ▪ 压强 ▪ 动力臂 ▪ 滑动摩擦

▪ 帕斯卡 ▪ 阻力臂 ▪ 滚动摩擦 ▪ 液体压强 ▪ 作用线

▪ 静摩擦 ▪ 大气压强 ▪ 滑轮 ▪ 压力 ▪ 标准大气压

▪ 定滑轮 ▪ 浮力 ▪ 气压计 ▪ 动滑轮 ▪ 力的图示

▪ 托里拆利 ▪ 滑轮组 ▪ 力的大小 ▪ 阿基米德原理 ▪ 功

▪ 力的方向 ▪ 密度 ▪ 功率 ▪ 力的作用点 ▪ 潜水艇

▪ 机械效率 ▪ 合力 ▪ 热气球 ▪ 有用功 ▪ 分力

▪ 飞艇 ▪ 额外功 ▪ 力的合成 ▪ 简单机械 ▪ 总功

▪ 形变 ▪ 杠杆 ▪ 斜面 ▪ 牛顿第一定律 ▪ 支点


                  电 

▪ 电荷 ▪ 正极 ▪ 电压 ▪ 带电体 ▪ 负极

▪ 伏特 ▪ 摩擦起电 ▪ 电路 ▪ 伏特计 ▪ 正电荷

▪ 通路 ▪ 电阻 ▪ 负电荷 ▪ 开路 ▪ 欧姆

▪ 导体 ▪ 短路 ▪ 变阻器 ▪ 绝缘体 ▪ 电路图

▪ 滑动变阻器 ▪ 半导体 ▪ 串联 ▪ 欧姆定律 ▪ 电源

▪ 并联 ▪ 电功 ▪ 导线 ▪ 电量 ▪ 电功率

▪ 电键 ▪ 电流 ▪ 额定电压 ▪ 干电池 ▪ 安培

▪ 额定电功率 ▪ 蓄电池 ▪ 安培计