液体和气体都是流体,对吗
气体可以由单个原子组成(如稀有气体)、由一种元素组成的单质分子(如氧)、由多种元素组成的化合物分子(如二氧化碳)等。气体混合物可以包括多种气体物质,例如空气体。气体、液体和固体的明显区别在于气体粒子之间的距离很大。这种间距使得人眼难以察觉无色气体。像气体和液体一样,它是流体:它可以流动和变形。与液体不同,气体可以被压缩。如果没有限制(容器或力场),气体可以扩散,其体积是无限的,不是固定的。气态物质的原子或分子可以互相自由移动。
液体是物质的三种主要形式之一。此外,液体对容器边缘施加的压力与其他状态相同。这种压力向四面八方传递,随着深度的增加,不仅不减反增(这就是水越深,水压越大的原因)。一般来说,提高温度或降低压力可以将液体汽化成气体,例如,将水加热成水蒸气。或者加压冷却一般可以将液体固化成固体,例如将水冷却成冰。但是,仅加压并不能液化所有气体,如氧气、氢气、氦气等。
液体和气体的本质区别
而液体和气体的性质在两个方面是不同的。
首先是气体的各向同性压力性能。即使某空房间内的气体有轻微的运动,气体的压强在各个方向上仍然是一样的。
第二是气体的独立性或相容性。这个特征很抽象,但是和液体比起来,就明显不一样了。例如,当一个瓶子装满某种液体(A)时,不可能向瓶子中加入液体(B)。但是对于气体来说,在一个已经装了某种气体(A)的瓶子里加入气体(B)很容易(当然必须是满的)。这时气体A充满了瓶子,气体B也充满了瓶子。此时,气体A的压力与不添加气体B时的压力相同。
与气体和液体的边界和密度无关。有密度很低的液体和密度很高的气体。
液体的沸点
液体的蒸气压随着温度的升高而增加。当液体的蒸汽压等于外界大气压时,液体中产生大量气泡并不断逸出,造成液体内部和表面的剧烈汽化。这种现象称为沸腾,此时的温度称为液体的沸点。以水为例。如果水温在一个大气压下达到100℃,水的蒸汽压正好是一个大气压,水开始沸腾。100℃是一个大气压下水的沸点。
液体的沸点与外界压力有关。当液体的压力增加时,它的沸点升高;当压力降低时,沸点降低。比如蒸汽锅炉中的蒸汽压大约是几十个大气压,锅炉中水的沸点可以在200℃以上。再比如,珠穆朗玛峰上的大气压是32kPa,水加热到71℃就沸腾了,但是米饭不好煮。这是因为随着地势的升高,大气压降低,水的沸点也随着海拔的升高而逐渐降低。因此,在提到液体的沸点时,必须同时指出外压条件。传统上将压力为101.325kPa的液体的沸点作为正常沸点。
在化工生产中,常利用沸点与外压的关系来处理生产中遇到的问题。真空蒸馏常用于分离和提纯高沸点化合物或在常压下易分解的化合物。比如日常生活中使用的高压锅,就是通过增加液面的压力来提高液体的沸点,从而提高锅内的温度,使食物更容易烹饪。