我們都知道物質有三態：

固態、液態以及氣態

以同學最常見也最熟悉的水為例

固態是冰、液態是水、氣態是水蒸氣

而物質三態的巨觀性質

可以用微觀的粒子模型來解釋

若將物質視為由粒子組成

固態、液態以及氣態最大的不同點

在於粒子間的距離和粒子間的作用力

固態粒子間的距離最近

且粒子間作用力強

使得粒子緊密而整齊地排列在一起

僅能有簡單的振動和轉動

而當吸收足夠能量變為液態時

粒子間的距離較固態拉遠一些

因此粒子之間的作用力較弱

使得粒子之間的排列雖然還算緊密

但此時粒子在一定範圍內除了振動和轉動外

還可以自由移動

如果再吸收更多能量變為氣態時

粒子間的距離變得非常遠

粒子間幾乎沒有作用力

此時粒子可以完全自由地移動

而粒子間的距離與作用力

就造成物質在形狀、流動性、體積和可壓縮性等

性質上會有明顯不同

那麼如何以粒子模型來說明

物質在不同狀態下的性質呢？

首先一樣在形狀方面

固態時

粒子緊密、整齊地排列在一起

而且無法移動

因此形狀是固定的

與容器形狀無關

液態或氣態的粒子排列較不緊密

且可以自由移動

因而可以隨著容器的形狀來改變本身排列的形狀

流動性方面也因為氣體和液體都可以移動

所以兩者皆具有流動性

而氣體粒子間因為作用力最小

移動性最高

所以氣體的流動性也最高

接著是體積的概念

體積是粒子所佔據的空間

對於粒子距離近、作用力較大的固態與液態而言

粒子的活動範圍都是有限的

所以體積幾乎是固定的

但對於距離遠、作用力小的氣態粒子而言

粒子在空間中不斷地自由運動

活動範圍包含整個容器

因此氣體的體積不固定

容器的體積即為氣體的體積

最後談到壓縮性的部分

因為氣態時粒子活動範圍大

所以粒子間距離較遠

因此具有壓縮的可能性

若是液態或固態

粒子間的排列已經很緊密

所以無法再壓縮

你答對了嗎？

氣體粒子因為間距大

所以可以被壓縮

而氣體的體積是指氣體粒子的運動範圍

所以會和容器體積相同

並非固定不變

最後

氣體粒子間距離大於固體粒子

所以作用力小於固體粒子

除此之外

從微觀粒子的角度

還可以說明更多氣體的性質

包括體積、壓力和溫度

前面提過

氣體的體積是氣體的活動範圍

也就是盛裝氣體容器的體積即為氣體的體積

接著我們來談談氣體的壓力

氣體的壓力源於粒子對容器壁連續不斷地碰撞

大量粒子的碰撞累積起來

就是我們在巨觀上所觀察到的氣體壓力

粒子對器壁碰撞的頻率越高

表示氣體的壓力越大

反之

當粒子碰撞器壁的頻率越低

表示氣體的壓力越小

氣體壓力的測量影片中

會對壓力大小的測量方法做進一步的說明

最後是溫度

溫度是氣體粒子平均動能的表現

當溫度越高

表示氣體粒子平均動能越大

也就是氣體粒子運動得越快

反之

當溫度越低

表示氣體粒子平均動能越小

也就是氣體粒子運動得越慢

順道一提

只要氣體的溫度在絕對零度以上

氣體粒子便會不斷地隨機運動

再加上氣體粒子間極為頻繁地碰撞

導致最後氣體粒子會均勻分布在容器中

我們稱這種現象為氣體的擴散性

我們一起來複習今天所學到的內容

第一

固態具有最小的粒子間距離以及最大的粒子間作用力

會緊密的排列整齊

並且只能振動和轉動

當變為液態甚至氣態時

粒子間的距離漸增

而粒子間的作用力漸減

從而可以自由移動

第二

氣體具有高流動性、可壓縮性、擴散性

形狀、體積會和盛裝的容器相同

氣體的壓力是氣體粒子不斷碰撞器壁而造成

而溫度則是氣體粒子運動時平均動能的表現

最後讓我們一起動動腦

同種固體的密度是固定的

例如鐵的密度是7.9 g/cm³、

金的密度是19.3 g/cm³

那同種氣體的密度也會是固定的嗎？

為什麼？

歡迎在影片下方留言區告訴我們你的答案

我們下次見