Mi teszi a két gáz összenyomhatóvá, de nem vonatkozik olyan folyadékra, mint a víz?
megjegyzések
- ' fontos megjegyezni, hogy a víz tömöríthető, de jóval kisebb mértékben, mint a levegő. ömlesztett modulusa (nagyjából a térfogat érezhetõ csökkenésének eléréséhez szükséges nyomás) 10 000-szer nagyobb, mint a levegõ, de még mindig véges. Így például még a 4 km mélységű mély óceánokban is, ahol a nyomás 40 MPa, csak 1,8% -kal csökken a térfogat – de van még mindig tömörítés. A kérdés " mennyi? ".
- @EmilioPisanty: megváltoztatta a kérdést.
- Mivel a víz folyadék, és a folyadékok kevésbé összenyomhatók, mint a gázok. Cseppfolyósítson hidrogént vagy oxigént, és ' meglátja, hogy ezek is alig összenyomhatók. Vagy párologtassa el a vizet (sokkal könnyebb megtenni), és ' látni fogja, hogy összenyomható, például hidrogén vagy oxigén.
- Meh. A gázok és folyadékok másképp viselkednek, mert a gázok és folyadékok másként viselkednek. Ez egészen külön kérdés attól a kérdéstől, hogy a vízbe kerülő alkotóelemek másként viselkednek-e, mint a víz (természetesen így tesznek). A kémiai különbségek és a fáziskülönbségek keverése egy kérdésben zavaros zavarodást okoz.
Válasz
A A két (nem reagáló) atom közötti erőt hozzávetőlegesen az Lennard-Jones-potenciál adja , és ez az atomok elválasztásával változik, így:
(ez a kép az általam linkelt Wikipedia-cikkből származik). A diagramban a $ \ sigma $ paraméter az atom méretének tekinthető, tehát a $ r / \ sigma = 1 $ $ x $ tengelyen lévő érték az atomok érintkezési pontja. Ha az atomok egymástól messze vannak, nagyon csekély vonzerő tapasztalható, de amint az atomok érintkezésbe kerülnek, erős taszítás lép fel, és nagyon nehéz az atomokat közelebb szorítani egymáshoz.
Legyen óvatos körülbelül ezt is iterálisan kell figyelembe venni, mivel az atomok kissé homályos tárgyak, és nem rendelkeznek pontos mérettel. mindazonáltal a lényeg az, hogy van egy olyan távolság az atomok között, amelynél hirtelen erősen taszítani kezdik egymást.
Most térjünk vissza a kérdésére. Szinte ideális gázokhoz, például oxigénhez és hidrogénhez, normál hőmérsékleten és nyomáson egy mol (azaz 6,023 USD \ 10x {23} $ molekula) körülbelül 22,4 liter. Ez azt jelenti, hogy az átlagos távolság a molekulák között 3 nm körül van. Az oxigénmolekula mérete nagyjából (nem gömb alakú) 0,3 nm, tehát a molekulák közötti távolság körülbelül 10-szerese a méretüknek. Ez a fenti grafikonon jobbra halad, és ez az erőket jelenti közöttük alacsony, és nagyon könnyű őket összetolni. Ezért a gázok könnyen összenyomódhatnak.
Most vegye figyelembe a vizet. Egy mól víz (0,018 kg) körülbelül 18 ml-t foglal el, így a távolság a vízben lévő molekulák között kb. 0,3 nm – más szóval érintkezésben vannak egymással. Ez az a pont, ahol a molekulák elkezdik egymást sztrájkolóan taszítani, és ez megnehezíti közelebb szorítani őket egymáshoz. a víz nem könnyen összenyomható.
Megkérdezi (reagálatlan) oxigén és hidrogén keverékének tömörítését. Nos, ha az oxigént eléggé összenyomja, az elfolyik, és a folyékony oxigén sűrűsége körülbelül 1140 kg / m $ ^ 3 $. Ez az oxigénmolekulák közötti távolságot körülbelül 0,35 nm-re teszi. Ez a távolság körülbelül megegyezik az O $ _2 $ molekulák méretével, ezért nehéz a folyékony oxigént összenyomni. Ezt a számítást megismételheti folyékony hidrogénre (sűrűsége kb. 71 kg / m $ ^ 3 $), és nagyon hasonló eredményt kap. Valójában azt várnám, hogy a folyékony hidrogén jobban összenyomható, mint a folyékony oxigén és a víz, mert a H $ _2 $ molekula lényegesen kisebb. Azonban egy gyors Google nem sikerült megtalálni a folyékony hidrogén ömlesztett modulusának értékeit.
Válasz
A folyékony víz átlagos sűrűsége kb. 1000 $ kg / m ^ 3 $. Az átlagos levegősűrűség körülbelül 1 kg / m ^ 3 $. Tehát a folyékony víz körülbelül 1000-szer sűrűbb, mint a gáz. Amikor a folyékony vizet együtt összenyomjuk, a molekuláris erők nagyon erősek lesznek, megakadályozva annak összenyomódását. Azonban egy gáz esetében a molekulák olyan távol vannak egymástól, hogy az erők sokkal kisebbek (a fő ok, ami miatt egy gáz nem tud összenyomódni, a molekulák kinetikus energiájának köszönhető. a gáz).
Megjegyzések
- A sűrített hidrogén és oxigén átlagos sűrűsége valami 1000 $ kg / m ^ 3 $?
- Azt hiszem, azt akarja kérdezni, hogy ez valami olyasmi, mint 1 kg / m ^ 3 $, és igen.A levegő ezekből a részecskékből áll, és ugyanaz a fázis. A levegő és a sűrített levegő sűrűségét nem szabad ' több mint körülbelül nagyságrenddel kikapcsolni.
- valójában azt értettem, hogy ha oxigént és hidrogént keverünk és tömörítve eredményezné ugyanolyan sűrűséget, mint a víz?
- @QuoraFea: Miért várná, hogy ugyanolyan legyen?
- Csak akkor, ha eléggé össze tudja tömöríteni? hogy fázisváltozásra kényszerítse.
Válasz
A gáz alapmodellje, amely az egyes gázrészecskéket ne lépjünk kölcsönhatásba. Mint ahogyan: a molekulák között elegendő hely van, így idejük nagy részét egyenes vonalakban töltik, egymás ütközése nélkül, azaz sok rész van a részecskék között. “Nem meglepő, hogy a gáz összenyomható.
Ha eléggé összenyomja a gázt (és csökkenti a hőmérsékletet), akkor a részecskék elég közel kerülnek ahhoz, hogy vonzani kezdjék egymást, majd a gáz megfordul folyadékká. A folyadékot nem lehet annyira összenyomni, mert a részecskék között nincs annyi hely.
Összefoglalva
Gázok: sok hely van a részecskék között -> összenyomható
Folyadékok: nagyon kevés hely van a részecskék között -> nem összenyomható