文档介绍：气体、溶液、胶体
§1 气体
一、物质的状态
一定T、P下,物质常见的状态有:
固态
液态
气态
等离子体(plasma)
T升高,s l g 解离成单个原子失去外层电子,高度电离状态的气体。
简单,研究较早,较成熟
物质第五态:玻色-爱因斯坦凝聚态
印度物理学家玻色提出,爱因斯坦将其用于原子气体中,进而做出预言:物质除四态外,还存在另外的一种状态。当温度足够低、运动速度足够慢时,大部分原子会突然跌落到最低的能级上,此时所有的原子“凝聚”到同一状态,就像一个“超级原子”一样,具有完全相同的物理性质。
实现及研究“玻色-爱因斯坦凝聚”的条件极为苛刻:一方面需要达到极低的温度(绝对零度的十亿分之几度),另一方面还需要原子体系处于气态。
1995年,美国标准技术研究院和美国科罗拉多大学的科学家组成的联合研究小组,首次创造出物质的第五态,即“玻色一爱因斯坦凝聚态”,获得2001年度的诺贝尔物理学奖。
2008年,德国美因茨大学的研究小组开发出高分辨率扫描电子显微镜,可绘制“玻色-爱因斯坦冷凝物”中的单个原子。
物质第六态:费米子凝聚态
2004年,前述联合研究小组又宣布,他们创造出物质的第六种形态,即“费米子凝聚态”。
“费米子凝聚态”与“玻色一爱因斯坦凝聚态”都是物质在量子状态下的形态,但处于“费米子凝聚态”的物质不是超导体。
量子力学认为,粒子按其在高密度或低温度时集体行为可以分成两大类:一类是费米子,得名于意大利物理学家费米;另一类是玻色子,得名于印度物理学家玻色。
这两类粒子特性的区别在极低温时表现得最为明显:玻色子全部聚集在同一量子态上,费米子则与之相反,更像是“个人主义者”,各自占据着不同的量子态。“
玻色一爱因斯坦凝聚态”物质由玻色子构成,其行为像一个大超级原子,而“费米子凝聚态”物质采用的是费米子。当物质冷却时,费米子逐渐占据最低能态,但它们处在不同的能态上,就像人群涌向一段狭窄的楼梯,这种状态称作“费米子凝聚态”。
二、理想气体
何为理想气体?
分子本身不占体积,分子之间没有相互作用力的气体。
分子之间以及分子与器壁之间的碰撞不造成动能损失
【具体而言,理想气体应具备以下三个条件】
(1) 分子体积与气体体积相比可忽略不计,
即分子本身不占体积。
(2) 分子之间没有相互作用力
(3) 分子之间以及分子与器壁之间的碰撞不造成动能损失
1、理想气体状态方程式
【理想气体的另一个定义】在任何T、P,下符合理想气体状态方程式的气体。
pV = nRT
P:压力,垂直作用在单位面积上的力,物理学上称之为压强,单位为Pa(N/m2)。
V:体积;T:温度;n:物质的量;R:摩尔气体常数
(1) p、V、T、n四个量相互关联,一旦给定了其中三个,第四个只能按上式取唯一的值。
(2) R的值因体积和压力所用单位不同而不同。
标准状况下(p= kPa, T= K),1 升。
均采用国标单位:Pa,m3,mol,K
1 Pam3 = 1 J
R= J K-1 mol-1
2、理想气体状态方程式的应用
描述气体状态的一个重要方程式,其应用?
m为气体质量(g),M为气体的摩尔质量,为气体密度
测定气体的分子量
【例】一学生在实验中,在500 mmHg、25oC下收集得250 mL天然气, g,求这种气体得分子量。
M = (g ·mol-1)
三、道尔顿分压定律
单一气体
多组分气体?
道尔顿分压定律
某组分在同一温度下,单独占有混合气体的容积时所产生的压力。
【分压】