气体

这是一篇关于气体的思维导图，主要内容包括：物质存在形态，气体基本物理性质，标准大气压，理想气体状态方程，混合气体性质，气体分子运动论，真实气体，气体临界现象。

气体

• 物质存在形态
  • 气液固，等离子态（气体被加热至一万℃以上或被辐射后，原子可能会被电离成电子离子和自由基，整个气体将成为带正电的离子和带负电的电子所组成的集合体，正负电荷量相等，也称第四态，极光闪电霓虹灯银河系），液晶态（某些物质在一定条件下既表现出液态的流动性，又有类似晶体的光学性质，分为热致液晶和溶致液晶），超导态，超流态
• 气体基本物理性质
  • 可被压缩
  • 可产生压力
  • 气体产生的压力与容器中气体的量成正比
  • 气体产生的压力随气体温度的升高而增加
  • 气体没有固定体积和形状
  • 不同气体能以任意比例迅速均匀的融合
  • 气体的密度比液体固体的小很多
• 标准大气压
  • 纬度45°海平面上，温度为0℃时，760mm高水银柱产生的压强叫标准大气压p=1.01325*10^5pa=1atm=760mmHg
• 理想气体状态方程
  • pV=nRT
    • R=8.314J/(K*mol）；R=0.0821L*atm/(K*mol)
    • 理想气体微观模型
      • 当温度较高，压强较小时，普通气体可视作理想气体
      • 气体分子体积与气体所占体积相比可以忽略不计
      • 分子间没有吸引力及排斥力
      • 气体分子之间以及气体分子与器壁之间的碰撞是弹性碰撞
    • 变形：pM=ρRT
• 混合气体性质
  • 理想气体可以在任意比例下均匀混合
  • 混合物中每种气体的行为都好像他是唯一存在的气体一样
  • 分压定律和分体积定律
    • 道尔顿分压定律：理想气体混合物总压强为各气体分压之和
      • T和V不变时，混合气体中某组分气体分压等于该组分气体的摩尔分数与总压的乘积
    • 阿马格分体积定律：混合气体的总体积等于混合气体中各组分气体在与混合气体具有 相同温度和相同压力条件下单独存在时所占有的体积之和
• 气体分子运动论
  • 基本要点
    • 气体由大量不停地、随机地运动的分子（组成气体的最小微粒）组成
    • 气体分子的自身体积可以忽略不计
    • 气体分子间作用力可以忽略不计
    • 气体分子间的碰撞完全是弹性碰撞（气体分子的能量在碰撞过程中相互传递，只要气体体系的温度不改变，气体分子的平均动能不随时间改变）
    • 气体分子的平均动能与T成正比，在任意确定温度时，所有气体具有相同的平均动能
  • 气体分子速率分布符合麦克斯韦——玻尔兹曼分布
    • Vmp：最概然速率，概率最大的速率；Vav：平均速率，分子具有的各种速率的算术平均值；Vrms：方均根速率，各分子速率二次方的平均值的平方根——对于同一气体不同温度，方均根速率大于平均速率大于最概然速率
  • 给定温度下，摩尔质量较大的分子速度较小
    • Vav，把3换成8/π；Vmp，把3换成2
  • 理想气体分子平均动能=3RT/2NA=CT（C为常数）——任意给定温度，任何气体分子都具有相同的平均动能
• 真实气体
  • 定量表示真实气体对理想气体的偏离程度，引入压缩系数的概念
    • Z=pV/nRT
  • 偏离原因
    • 分子体积
      • 压强很高时，自由体积明显小于容器体积
    • 分子间作用力
      • 分体分子间吸引力将减弱气体分子对器壁的碰撞，使压强减小。压强增加、温度降低都会影响气体间吸引力
  • 修正（范德华）
    • 将气体测量压强调高以消除分子间作用力影响；将气体测量体积调低以消除分子本身体积影响
    • 范德华气体状态方程
      • （p+an^2/V^2)(V-nB)=nRT
        • ab为范德华常量，a与分子中电子数有关，从而与分子复杂性和分子间作用力有关；b相当于1mol气体分子本身体积
• 气体临界现象
  • 由于气体分子间存在作用力，在适当温度时，压缩气体可以使之液化，但是随着温度升高，气体分子的动能增加，分子扩散膨胀趋势占优势，使气体难以液化，当温度高于特定温度时，无论怎么加压，都不能使其液化，该温度即为该气体的临界温度