Mikä tekee näistä kahdesta kaasusta kokoonpuristuvan, mutta ei koske nestettä, kuten vettä?
Kommentit
- ' on tärkeää huomata, että vettä voidaan pakata, mutta paljon vähemmän kuin ilma. Sen irtomoduuli (karkeasti paine, joka tarvitaan huomattavan tilavuuden laskun aikaansaamiseksi) on 10000 kertaa suurempi kuin ilma, mutta se on silti rajallinen. Siten esimerkiksi jopa syvissä valtamerissä 4 km: n syvyydessä, jossa paineet ovat 40 MPa, tilavuus pienenee vain 1,8% – mutta on edelleen pakkaus. Kysymys on " kuinka paljon? ".
- @EmilioPisanty: muutti kysymystä.
- Koska vesi on neste ja nesteet ovat vähemmän puristettavissa kuin kaasut. Nesteytetään vetyä tai happea, ja ' huomaat, että myös ne ovat tuskin kokoonpuristuvia. Tai höyrystää vettä (paljon helpompi tehdä), ja ' huomaat, että se on kokoonpuristuva, kuten vety tai happi.
- Meh. Kaasut ja nesteet käyttäytyvät eri tavalla, koska kaasut ja nesteet käyttäytyvät eri tavalla. Tämä on aivan erillinen kysymys kysymyksestä, käyttäytyvätkö veteen menevät ainesosat eri tavalla kuin vesi (ne tietysti tekevät). Sekä kemiallisten erojen että vaihe-erojen sekoittaminen yhteen kysymykseen aiheuttaa sekavan sekaannuksen.
Vastaa
kahden (reagoimattoman) atomin välinen voima saadaan suunnilleen Lennard-Jones-potentiaalista , ja tämä vaihtelee atomien erottamisen kanssa seuraavasti:
(tämä kuva on yllä linkittämästäni Wikipedia-artikkelista). Kaaviossa parametrin $ \ sigma $ voidaan ajatella olevan atomin koko, joten $ x $ -akselin arvo $ r / \ sigma = 1 $ on kohta, jossa atomit joutuvat kosketuksiin. Kun atomit ovat kaukana toisistaan, on hyvin pieni vetovoima, mutta heti kun atomit joutuvat kosketuksiin, on voimakas vastenmielisyys ja atomien työntäminen lähemmäksi toisiaan on erittäin vaikea.
Ole varovainen siitä, että otat tämänkin iteriaalisesti, koska atomit ovat hieman sumeita esineitä ja niiden koko ei ole tarkka. Siitä huolimatta piste on, että atomien välillä on etäisyys, jolla ne yhtäkkiä alkavat karkottaa toisiaan voimakkaasti.
Palaa nyt kysymykseesi. Lähes ihanteellisille kaasuille, kuten happi ja vety, standardilämpötilassa ja -paineessa, yksi mooli (eli 6,023 dollaria \ kertaa 10 ^ {23} $ molekyyliä) vie noin 22,4 litraa. Tämä tarkoittaa, että molekyylien keskimääräinen etäisyys on noin 3 nm. Happimolekyylin koko on hyvin karkeasti (ne eivät ole pallomaisia) 0,3 nm, joten molekyylien välinen etäisyys on noin 10 kertaa niiden koko. Se on tie oikealle yllä olevassa kaaviossa, ja se tarkoittaa voimia niiden välillä on vähän ja on erittäin helppo työntää niitä yhteen. Siksi kaasut voidaan helposti puristaa.
Ota nyt huomioon vesi. Yksi mooli vettä (0,018 kg) vie noin 18 ml, joten etäisyys vedessä olevien molekyylien välillä on noin 0,3 nm – toisin sanoen ne ovat kosketuksissa toisiinsa. Tässä kohdassa molekyylit alkavat karkottaa toisiaan voimakkaasti, ja sen vuoksi on vaikea työntää niitä lähemmäksi toisiaan. vettä ei ole helppo puristaa.
Kysyt (reagoimattoman) hapen ja vedyn seoksen pakkaamisesta. No, jos puristat tarpeeksi happea, se nesteytyy ja nestemäisen hapen tiheys on noin 1140 kg / m $ ^ 3 $. Tämä tekee happimolekyylien välisestä etäisyydestä noin 0,35 nm. Tämä väli on suunnilleen sama kuin O $ _2 $ -molekyylien koko, joten nestemäistä happea on vaikea puristaa. Voit toistaa tämän laskelman nestemäiselle vedelle (tiheys noin 71 kg / m $ ^ 3 $) ja saat hyvin samanlaisen tuloksen. Odotan itse asiassa, että nestemäinen vety on kokoonpuristuvampi kuin nestemäinen happi ja vesi, koska H $ _2 $ -molekyyli on huomattavasti pienempi. Kuitenkin nopea Google ei löytynyt arvoja nestemäisen vedyn irtomoduulille.
Vastaus
Nestemäisen veden keskimääräinen tiheys on noin 1000 $ kg / m ^ 3 $. Keskimääräinen ilman tiheys on noin 1 kg / m ^ 3 $. Joten nestemäinen vesi on noin 1000 kertaa tiheämpi kuin kaasu. Kun puristat nestemäistä vettä yhteen, molekyylivoimat muuttuvat erittäin voimakkaiksi, mikä estää sen puristumisen. Kaasun molekyylit ovat kuitenkin niin kaukana toisistaan, että voimat ovat paljon pienemmät (pääasiallinen syy kaasun puristumiseen johtuu molekyylien kineettisestä energiasta kaasu).
Kommentit
- Onko puristetun vedyn ja hapen keskimääräinen tiheys 1000 dollaria kg / m ^ 3 $?
- Luulen, että aiot kysyä, onko kyseessä jotain $ 1kg / m ^ 3 $ ja kyllä.Ilma koostuu näistä hiukkasista ja on sama vaihe. Ilman ja paineilman tiheyden ei pitäisi ' olla poissa yli suunnilleen suuruusluokasta.
- Tarkoitin itse asiassa, että jos sekoitat happea ja vetyä ja pakkaa se, aiheuttaisiko tämä saman tiheyden kuin vesi?
- @QuoraFea: Miksi luulet sen olevan samanlainen?
- Vain jos pystyisit pakkaamaan sen tarpeeksi pakottaa se vaihemuutokseen.
Vastaa
Kaasun perusmalli, jossa yksittäiset kaasupartikkelit Älä ole vuorovaikutuksessa. Kuten: molekyylien välillä on tarpeeksi tilaa, niin että ne viettävät suurimman osan ajastaan matkustettaessa suorina viivoina törmäämättä toisiinsa eli hiukkasten välillä on paljon tilaa. Tässä mielessä se ”Ei ole yllättävää, että kaasu on puristettavissa.
Jos puristat kaasua tarpeeksi (ja lasket lämpötilaa), lopulta hiukkaset tulevat tarpeeksi lähelle, että ne alkavat houkutella toisiaan, ja sitten kaasusi kääntyy nesteeksi. Et voi pakata nestettä niin paljon, että hiukkasten välillä ei ole niin paljon tilaa.
Yhteenvetona
Kaasut: paljon tilaa hiukkasten välillä -> kokoonpuristuva
Nesteet: hyvin vähän tilaa hiukkasten välillä -> ei puristettavissa