Ce face ca cele două gaze să fie compresibile, dar nu se aplică unui lichid ca apa?
Comentarii
- Este ' important să rețineți că apa poate fi comprimată, dar într-o măsură mult mai mică decât aerul. modulul său vrac (aproximativ, presiunea necesară pentru a determina o scădere apreciabilă a volumului) este de 10.000 de ori mai mare decât aerul, dar este încă finit. Astfel, de exemplu , chiar și în oceanele adânci la 4 km adâncime, unde presiunile sunt de 40 MPa, există doar o scădere de 1,8% a volumului – dar există încă compresie. Întrebarea este " cât? ".
- @EmilioPisanty: a schimbat întrebarea.
- Deoarece apa este un lichid, iar lichidele sunt mai puțin compresibile decât gazele. Lichefiați hidrogen sau oxigen și veți ' veți vedea că și acestea sunt abia compresibile. Sau vaporizați apa (mult mai ușor de făcut) și ' veți vedea că este compresibilă, cum ar fi hidrogenul sau oxigenul.
- Meh. Gazele și lichidele se comportă diferit, deoarece gazele și lichidele se comportă diferit. Aceasta este o problemă destul de separată de a întreba dacă elementele constitutive care intră în apă se comportă diferit de apă (bineînțeles). Amestecând atât diferențele chimice, cât și diferențele de fază într-o singură întrebare, aveți o confuzie confuză.
Răspuns
forța dintre doi atomi (care nu reacționează) este dată aproximativ de potențialul Lennard-Jones , iar aceasta variază cu separarea atomilor ceva de genul acesta:
(această imagine provine din articolul Wikipedia pe care l-am legat mai sus). În diagramă, parametrul $ \ sigma $ poate fi considerat ca dimensiunea atomului, deci valoarea de pe axa $ x $ a $ r / \ sigma = 1 $ este punctul în care atomii intră în contact. Când atomii sunt departe unul de altul, există o ușoară atracție, dar de îndată ce atomii intră în contact, există o respingere puternică și este foarte greu să împingi atomii mai aproape unul de altul.
Fii precaut. despre a lua acest lucru prea iteral, deoarece atomii sunt obiecte oarecum neclare și nu au o dimensiune exactă. cu toate acestea, rămâne ideea că există o distanță între atomi la care încep brusc să se respingă puternic unul pe celălalt.
Acum întoarce-te la întrebarea ta. Pentru gaze aproape ideale, cum ar fi oxigenul și hidrogenul la temperatura și presiunea standard, un mol (adică 6,023 $ \ ori 10 ^ {23} $ molecule) ocupă aproximativ 22,4 litri. Aceasta înseamnă că distanța medie între molecule este de aproximativ 3nm. Dimensiunea unei molecule de oxigen este foarte aproximativă (nu sunt sferice) 0,3 nm, deci distanța dintre molecule este de aproximativ 10 ori mai mare decât dimensiunea lor. Aceasta se îndreaptă spre dreapta pe graficul de mai sus și înseamnă forțele între ele sunt scăzute și este foarte ușor să le împingeți împreună. Acesta este motivul pentru care gazele pot fi ușor comprimate.
Acum consumați apă. Un mol de apă (0,018 kg) ocupă aproximativ 18 ml, astfel încât spațiul între moleculele din apă este de aproximativ 0,3 nm – cu alte cuvinte sunt în contact unul cu celălalt. Acesta este punctul în care moleculele încep să se respingă strâns, ceea ce face dificilă împingerea lor mai aproape. De aceea apa nu este ușor de comprimat.
Întrebați despre comprimarea unui amestec de oxigen (nereacționat) și hidrogen. Ei bine, dacă comprimați suficient oxigen, acesta se lichidează și densitatea de oxigen lichid este de aproximativ 1140 kg / m $ ^ 3 $. Acest lucru face ca distanța dintre moleculele de oxigen să fie de aproximativ 0,35 nm. Această distanță este aproximativ aceeași cu dimensiunea moleculelor O $ _2 $, deci este greu să comprimi oxigenul lichid. Puteți repeta acest calcul pentru hidrogen lichid (densitate de aproximativ 71 kg / m $ ^ 3 $) și veți obține un rezultat foarte asemănător. De fapt, m-aș aștepta ca hidrogenul lichid să fie mai comprimabil decât oxigenul lichid și apa, deoarece molecula H $ _2 $ este semnificativ mai mică. nu a reușit să găsească valori pentru modulul în vrac al hidrogenului lichid.
Răspuns
Densitatea medie a apei lichide este de aproximativ 1000 $ kg / m ^ 3 $. Densitatea medie a aerului este de aproximativ 1 kg / m ^ 3 $. Deci, apa lichidă este de aproximativ 1000 de ori mai densă decât gazul. Când comprimați apă lichidă împreună, forțele moleculare devin foarte puternice oprindu-l să fie comprimat Cu toate acestea, pentru un gaz, moleculele sunt atât de îndepărtate încât forțele sunt mult mai mici (motivul principal pentru care un gaz nu poate fi comprimat se datorează energiei cinetice a moleculelor din gazul).
Comentarii
- Este densitatea medie a hidrogenului comprimat și a oxigenului ceva de genul 1000 $ kg / m ^ 3 $?
- Cred că vrei să întrebi dacă este ceva de genul 1 $ / m ^ 3 $ și da.Aerul este compus din aceste particule și este aceeași fază. Densitatea aerului și a aerului comprimat nu ar trebui să ' să fie mai puțin de aproximativ un ordin de mărime.
- De fapt, am vrut să spun că dacă amestecați oxigen și hidrogen și comprimați-l, ar avea ca rezultat aceeași densitate ca și apa?
- @QuoraFea: De ce v-ați aștepta să fie la fel?
- Doar dacă ați putea să o comprimați suficient pentru a-l forța să sufere o schimbare de fază.
Răspuns
Modelul de bază al unui gaz care particulele de gaz individuale nu interacționați. Ca în: există suficient spațiu între molecule, astfel încât acestea își petrec cea mai mare parte a timpului călătorind în linii drepte, fără a se ciocni unul de celălalt, adică există mult spațiu între particule. Având în vedere acest lucru, Nu este surprinzător faptul că un gaz este compresibil.
Dacă vă comprimați suficient gazul (și reduceți temperatura), în cele din urmă particulele se vor apropia suficient încât să înceapă să se atragă reciproc, iar apoi gazul dvs. se transformă într-un lichid. Nu puteți „comprima un lichid la fel de mult, pentru că nu există„ atât de mult spațiu între particule.
În rezumat
Gazele: mult spațiu între particule -> compresibil
Lichide: foarte puțin spațiu între particule -> nu este compresibil