围绕著地球的大气层含有近二十种无色无味的气体.pptVIP

* 2. 氣 體 圍繞著地球的大氣層含有近二十種無色無味的氣體，如氮氣（約78%，以大氣質量而言）、氧氣（約21%）、二氧化碳（約0.05%）、臭氧以及其他微量的惰性氣體──氖、氦、氪、氬、氙等。 ? 物質三相（氣相、液相及固相）中，氣相分子間之距離最遠，故作用力最弱。 ? 不同化學組成之氣體，其化學性質雖明顯不同，但物理表現則極為相近。 ? 不同氣體亦具有一些共通性，即均勻性 (homogeneous)和可壓縮性(compressible)等。 圖2.2 黃昏與生機盎然的植物。植物對氣候的調節，扮演著無法取代的角色， 有了植物的貢獻，我們才有美麗的地球景緻。 圖2.3 塵害。汽機車與工業所排放的廢氣對我們所生活的環境， 實在是一大殺手。 2.1 氣體之物理特性 氣體具有下列特性： (一) 均勻性：任何兩種氣體均能完全混合，而不像兩不相溶的液體，如水和油，完全無法混合。 (二) 可壓縮性：氣體體積可受壓力變化影響，因此隨著壓力變化而可大可小，然而固體和液體則幾乎沒有可壓縮的特質。 (單位: Pa) 2.2 氣體定律 波以耳定律（Boyle’s law） 查理定律（Charles’ law） 亞佛加厥定律（Avogadro’s law） 理想氣體定律（The ideal gas law） 道耳吞分壓定律（Dalton’s law）。 從探討這些氣體定律中，更可以了解氣體的特性。 圖2.4 波以耳定律示意圖 (一) 波以耳定律： 圖2.5 查理定律示意圖 (在固定壓力及莫耳數下) (二) 查理定律 圖2.6 液態氮儲存裝置 圖2.7 液態氮的低溫 (-195.8?C), 可使空氣中的水氣快速凝結 Ex. 2-4 溫度300?C, 壓力2.0 atm下, 氫氣10升含有多少莫耳的氫氣分子? Sol 由 n = PV/RT ? 圖2.8 道耳吞分壓定律示意圖 當容器中含 n 種氣體時，總壓力可以寫成： 個別混合氣體中理想氣體的濃度在混合後通常以莫耳分率（molar fraction）表示： 圖2.9 氣體在STP下的莫耳體積 氣體在STP下的莫耳體積 = 22.42 升 STP = Standard Temperature and Pressure = 0?C 及 1 atm 圖2.10 氣體的運動行為。氣體的運動方向為隨機方向 2.3 氣體分子動力學 氣體分子的動力學理論（kinetic-molecular theory of gases）是以簡單的運動模式解釋理想氣體的特性，其假設如下： (一) 一氣體是由微小粒子，如原子或分子所組成，這些粒子以隨機方向持續運動著，也就是其運動在任何方向均有可能發生。 (二)相較於氣體粒子間的距離，粒子的體積是可忽略不計。 (三)每個氣體粒子可視為獨立個體，粒子之間的作用力為零。也就是說，氣體粒子之間沒有吸引力及排斥力存在。 (四)氣體粒子間的碰撞或對容器的碰撞均為彈性碰撞，沒有伴隨著能量損失，因此氣體分子的總能量在定溫度下為定值。 (五)氣體分子的平均動能正比於氣體的凱氏溫度。 圖2.11 一些氣體在25度下的平均速度 圖2.12 氣體的擴散示意圖 氣體的擴散與逸散 擴散（diffusion）和逸散（effusion）是與氣體分子運動相關的兩種現象。擴散的定義為：兩容器內各別獨立之氣體，以隨機方向運動而擴散至另一容器，並且在擴散過程中有碰撞行為發生，稱之氣體的擴散。 圖2.13 氣體的逸散示意圖。 而逸散的定義為：一容器內的氣體分子從一微小孔洞擴散到一真空系統中，並且在擴散過程中並無發生碰撞的行為，稱之為氣體的逸散。 *