在熱鬧的夜市裡 除了有美食小吃 還有許多令人流連忘返的遊戲攤位 其中「撈金魚」便是一種常見的夜市遊戲 若你撈到金魚後還會在夜市待一陣子的話 店家會將氣體灌進長長的塑膠袋裡 或是前往水族店時 也會看到老闆用這樣長長的塑膠袋裝魚 這種長形的塑膠袋除了攜帶不便 也容易磨到地上 那為什麼還要這樣做呢？ 其實是有原因的 讓我們娓娓道來吧 我們在吹氣球時 如果想將氣球吹大 就要持續把氣吹進球內 但是氣體並不像液體和固體一樣能夠看得到 摸得著 當液體及固體的體積增加時 也代表著液體或固體的質量越多 那氣體呢？ 氣體會隨著容器大小擴散體積 在小容器與大容器中有可能都是一樣質量的氣體 這樣體積與質量的關係還會維持體積越大 質量越多嗎？ 你可以按下暫停鍵想一想喔 實際上這個問題在化學領域上一直是個重要的問題 給呂薩克在化學實驗中發現 在氣體反應當中反應物與生成物的體積比會成簡單的整數比 並且認為這個整數比是具有意義的 絕對不是巧合 但是給呂薩克並沒有進一步做相關的討論 亞佛加厥便將給呂薩克的實驗結果結合道耳吞的原子說 推論出在化學反應中 氣體的體積與莫耳數成正比 所以反應物與生成物的體積比才會成簡單的整數比 亞佛加厥提出 在相同溫度與壓力下 1莫耳理想氣體的體積都應該相同 並利用這個概念 對另一個重要的問題提出解法 在當時的化學領域內 對於「氫氣跟氧氣到底是以何種型態存在於自然界」的問題 一直有爭議 一派認為是以「單原子型態」存在 另一派認為是以「雙原子型態」存在 由於缺乏決定性的證據 兩派吵個不停 最後由亞佛加厥提出方法 利用化學反應內氣體體積與莫耳數成正比來觀察 在這個概念之下 亞佛加厥針對該問題作出假設 如果氫氣與氧氣是單原子 則化學反應式應如畫面所示 其中氧氣與水蒸氣的莫耳數比為1比1 則兩者的氣體體積比應該也要是1比1 但如果氫氣 氧氣是雙原子 化學反應式的變化如畫面所示 氧氣與水蒸氣的莫耳數比變成1比2 則兩者的氣體體積比應該也要是1比2 最後得到的結果是 水蒸氣的體積是氧氣的兩倍 代表兩者的莫耳數比也是兩倍關係 進而證實是後者的方程式正確 而這一切都要從氣體體積與莫耳數成正比開始理解 才能得到這樣的結果 我們可以再次確認 在相同溫度與壓力下 等體積的任意氣體所擁有的莫耳數也相同 這就是亞佛加厥定律 最後由實驗確認 1莫耳的理想氣體在一大氣壓 0度C的情況下 體積為22.4公升 也就是之前一直提到的S.T.P.標準狀態 所以回應前面的問題 在壓力和溫度固定下 氣體體積越大 莫耳數越多 而隨著莫耳數越多 質量當然也越大 同學們能理解了嗎？ 回到影片開頭的問題 為什麼裝金魚要用長長的袋子呢？ 由前面的概念我們知道 氣體體積越大 氣體莫耳數就越多 將金魚裝進袋子進行長途移動的過程中 金魚還是需要氧氣 所以移動的時間越長 需要的氧氣就越多 自然所裝進的氧氣氣體體積就越大 因此需要用長長的塑膠袋來裝 雖然很不方便 但卻是金魚在長途移動中必要的存在 讓我們整理一下 亞佛加厥定律所說明的內容 在相同溫度與壓力下 等體積的任意氣體所擁有的莫耳數也相同 且與氣體種類無關 體積越大 莫耳數越多 兩者成正比 進而出現所謂氣體標準狀態S.T.P 指的是1莫耳的理想氣體在一大氣壓 0度C的情況下 體積為22.4公升 相較之下 另一個化學中常使用的氣體狀態是「氣體在常溫常壓下」 又稱N.T.P狀態 指的是1莫耳的理想氣體在一大氣壓 25度C的情況下 體積為24.5公升 最後請你試試看 在不搖晃汽水的情況下 將瓶蓋打開套上一顆裝有定量鹽巴的氣球 接著將氣球拉起來 讓鹽巴進入汽水中 之後會看到氣球越來越大 為何會越來越大呢？ 你可以使用亞佛加厥定律解釋這個現象嗎？ 可以想一想和老師同學討論喔 我們下次見囉 bye bye