Struktur badan gas, cecair dan pepejal. Struktur cecair dan gas Struktur molekul cecair

Teori kinetik molekul membolehkan anda memahami mengapa sesuatu bahan boleh berada dalam keadaan gas, cecair dan pepejal.

Gas. Dalam gas, jarak antara atom atau molekul adalah, secara purata, berkali ganda lebih besar daripada saiz molekul itu sendiri (Rajah 10). Sebagai contoh, pada tekanan atmosfera, isipadu kapal adalah berpuluh-puluh ribu kali lebih besar daripada isipadu molekul gas di dalam kapal.

Gas mudah dimampatkan, kerana apabila gas dimampatkan, hanya jarak purata antara molekul berkurangan, tetapi molekul tidak "memerah" antara satu sama lain (Rajah 11).

Molekul dengan kelajuan yang besar - ratusan meter sesaat - bergerak di angkasa. Berlanggar, mereka melantun satu sama lain ke arah yang berbeza seperti bola biliard.
Daya tarikan molekul gas yang lemah tidak dapat mengekalkannya berdekatan antara satu sama lain. Oleh itu, gas boleh mengembang tanpa had. Mereka tidak mengekalkan bentuk mahupun kelantangan.
Banyak kesan molekul pada dinding kapal menghasilkan tekanan gas.

Cecair. Dalam cecair, molekul terletak hampir berdekatan antara satu sama lain (Rajah 12). Oleh itu, molekul dalam cecair berkelakuan berbeza daripada dalam gas. Diapit, seperti dalam sel, oleh molekul lain, ia melakukan "lari di tempat" (berayun di sekitar kedudukan keseimbangan, berlanggar dengan molekul jiran). Hanya dari semasa ke semasa ia membuat "lompat", menembusi "palang sangkar", tetapi kemudian ia jatuh ke dalam "sangkar" baru yang dibentuk oleh jiran baru. Masa "kehidupan sedentari" molekul air, iaitu, masa ayunan di sekitar satu kedudukan keseimbangan tertentu, pada suhu bilik adalah secara purata 10-11 s. Masa satu ayunan adalah lebih pendek (10–12 – 10–13 s). Apabila suhu meningkat, "kehidupan sedentari" molekul berkurangan. Sifat pergerakan molekul dalam cecair, pertama kali ditubuhkan oleh ahli fizik Soviet Ya. I. Frenkel, memungkinkan untuk memahami sifat asas cecair.

Frenkel Yakov Ilyich (1894 - 1952) - ahli fizik teori Soviet yang cemerlang yang memberikan sumbangan penting kepada pelbagai bidang fizik. Ya. I. Frenkel ialah pengarang teori moden tentang keadaan cecair jirim. Dia meletakkan asas teori feromagnetisme. Karya Ya. I. Frenkel mengenai tenaga elektrik atmosfera dan asal-usul medan magnet Bumi diketahui secara meluas. Teori kuantitatif pembelahan nukleus uranium pertama dicipta oleh Ya. I. Frenkel.

Molekul cecair terletak bersebelahan antara satu sama lain. Oleh itu, apabila anda cuba menukar isipadu cecair walaupun dengan jumlah yang kecil, ubah bentuk molekul itu sendiri bermula (Rajah 13). Dan ini memerlukan banyak kuasa. Ini menerangkan kebolehmampatan rendah cecair.

Cecair, seperti yang anda ketahui, adalah cecair, iaitu, ia tidak mengekalkan bentuknya. Ini dijelaskan seperti berikut. Jika cecair tidak mengalir, maka lompatan molekul dari satu kedudukan "sedentari" ke yang lain berlaku dengan frekuensi yang sama tetapi dalam semua arah (Rajah 12). Daya luaran tidak ketara mengubah bilangan lompatan molekul sesaat, tetapi lompatan molekul dari satu kedudukan "sedentari" ke kedudukan lain berlaku terutamanya dalam arah daya luaran (Rajah 14). Itulah sebabnya cecair mengalir dan mengambil bentuk kapal.
pepejal. Atom atau molekul pepejal, tidak seperti cecair, berayun di sekitar kedudukan keseimbangan tertentu. Benar, kadang-kadang molekul mengubah kedudukan keseimbangannya, tetapi ini sangat jarang berlaku. Itulah sebabnya pepejal mengekalkan bukan sahaja isipadu, tetapi juga bentuk.

Terdapat satu lagi perbezaan penting antara cecair dan pepejal. Cecair boleh dibandingkan dengan orang ramai, anggota individu yang tidak selesa menolak di tempatnya, dan badan pepejal adalah seperti kohort langsing, yang anggotanya, walaupun mereka tidak berdiri di perhatian (disebabkan oleh gerakan haba), mengekalkan selang tertentu secara purata antara mereka sendiri. Jika kita menyambungkan pusat kedudukan keseimbangan atom atau ion badan pepejal, maka kita mendapat kekisi spatial yang betul, dipanggil berbentuk kristal. Rajah 15 dan 16 menunjukkan kekisi kristal garam meja dan berlian. Susunan dalaman dalam susunan atom kristal membawa kepada bentuk luaran yang betul secara geometri. Rajah 17 menunjukkan berlian Yakut.

Penjelasan kualitatif tentang sifat asas jirim berdasarkan teori kinetik molekul, seperti yang anda lihat, tidak begitu sukar. Walau bagaimanapun, teori yang mewujudkan hubungan kuantitatif antara kuantiti yang diukur secara eksperimen (tekanan, suhu, dll.) dan sifat molekul itu sendiri, bilangan dan kelajuan pergerakannya, adalah sangat kompleks. Kami menghadkan diri kami kepada pertimbangan teori gas.

1. Berikan bukti kewujudan gerakan terma molekul. 2. Mengapakah gerakan Brown hanya dapat dilihat untuk zarah yang berjisim kecil? 3. Apakah sifat daya molekul? 4. Bagaimanakah daya interaksi antara molekul bergantung kepada jarak antara mereka? 5. Mengapakah dua bar plumbum dengan potongan licin dan bersih melekat bersama apabila ditekan antara satu sama lain? 6. Apakah perbezaan antara gerakan terma molekul gas, cecair dan pepejal?

Ciri fizikal asas cecair dan gas.

KULIAH 3

Subjek kajian mekanik bendalir dan gas ialah badan fizikal, di mana kedudukan relatif unsur-unsurnya berubah dengan jumlah yang ketara apabila daya yang cukup kecil dari arah yang sepadan digunakan. Oleh itu, sifat utama badan cecair (atau ringkasnya cecair) ialah kecairan. Sifat kecairan dimiliki oleh kedua-dua cecair titisan (sebenarnya cecair, seperti, contohnya, air, petrol, minyak industri) dan gas (udara, nitrogen, hidrogen, karbon dioksida). Perbezaan ketara dalam kelakuan cecair dan gas, dijelaskan dari sudut pandangan struktur molekul, akan ditentukan oleh kehadiran permukaan bebas dalam cecair jatuh yang bersebelahan dengan gas, kehadiran tegangan permukaan, kemungkinan peralihan fasa, dsb.

Semua badan bahan, tanpa mengira keadaan pengagregatannya: pepejal, cecair atau gas, mempunyai struktur molekul dalaman (atom) dengan ciri haba dalaman, mikroskopik pergerakan molekul. Bergantung pada hubungan kuantitatif antara tenaga kinetik gerakan molekul dan tenaga potensi interaksi daya antara molekul, pelbagai struktur molekul dan jenis gerakan dalaman molekul timbul.

AT pepejal adalah kepentingan utama tenaga interaksi molekul molekul, akibatnya, di bawah tindakan daya lekatan, molekul disusun dalam kekisi kristal biasa dengan kedudukan keseimbangan yang stabil pada nod kekisi ini. Pergerakan terma dalam pepejal ialah getaran molekul berbanding nod kekisi dengan frekuensi kira-kira 10 12 Hz dan amplitud berkadar dengan jarak antara nod kekisi.

Berbeza dengan badan yang kukuh, gas tiada daya kohesi antara molekul. Molekul gas membuat gerakan rawak, dan interaksi mereka dikurangkan hanya kepada perlanggaran. Dalam selang antara perlanggaran, interaksi antara molekul boleh diabaikan, yang sepadan dengan kecilnya tenaga potensi interaksi daya molekul berbanding dengan tenaga kinetik gerakan huru-hara mereka. Jarak purata antara dua perlanggaran berturut-turut molekul menentukan panjang laluan bebas. Kelajuan purata pergerakan terma molekul adalah setanding dengan kelajuan perambatan gangguan kecil (kelajuan bunyi) dalam keadaan gas tertentu.

badan cecair dari segi struktur molekul dan gerakan haba, molekul menduduki keadaan pertengahan antara badan pepejal dan gas. Menurut pandangan sedia ada di sekeliling beberapa, pusat, molekul dikelompokkan oleh molekul jiran yang melakukan getaran kecil dengan frekuensi yang hampir dengan frekuensi getaran molekul dalam kekisi jasad pepejal dan amplitud susunan jarak purata antara molekul. Molekul pusat sama ada (apabila cecair dalam keadaan rehat) kekal tidak bergerak atau berhijrah pada kelajuan yang bertepatan dalam nilai dan arah dengan halaju purata pergerakan makroskopik cecair. Dalam cecair, tenaga keupayaan interaksi molekul setanding mengikut susunan dengan tenaga kinetik pergerakan haba mereka. Bukti kehadiran getaran molekul dalam cecair adalah "gerakan Brownian" zarah pepejal terkecil yang dimasukkan ke dalam cecair. Ayunan zarah ini mudah diperhatikan dalam bidang mikroskop dan boleh dianggap sebagai hasil perlanggaran zarah pepejal dengan molekul cecair. Kehadiran interaksi antara molekul dalam cecair menentukan kewujudan tegangan permukaan cecair pada sempadannya dengan mana-mana medium lain, yang memaksanya untuk mengambil bentuk di mana permukaannya adalah minimum. Isipadu kecil cecair biasanya dalam bentuk titisan globular. Kerana ini, cecair dalam hidraulik dipanggil menitis.

Perlu diingatkan bahawa sempadan antara badan pepejal dan cecair tidak selalu ditakrifkan dengan jelas. Oleh itu, apabila daya yang besar dikenakan pada cecair yang jatuh (contohnya, jet cecair), dengan masa interaksi yang singkat, yang terakhir memperoleh sifat yang hampir dengan pepejal rapuh. Pancutan cecair pada tekanan tinggi di hadapan lubang mempunyai sifat yang hampir dengan badan pepejal. Jadi, pada tekanan lebih daripada 10 8 Pa, pancutan air memotong plat keluli; pada tekanan kira-kira 5 10 7 Pa - memotong granit, pada tekanan 1.5 10 7 - 2 10 7 Pa - memusnahkan arang batu. Tekanan (1.5 - 2)·10 6 Pa adalah mencukupi untuk pemusnahan pelbagai tanah.

Di bawah keadaan tertentu, sempadan antara badan cecair dan gas mungkin juga tiada. Gas mengisi keseluruhan isipadu yang diberikan kepada mereka, ketumpatannya boleh berbeza-beza dalam julat yang luas bergantung pada daya yang dikenakan. Cecair, mengisi bekas dengan isipadu yang lebih besar daripada isipadu cecair, membentuk permukaan bebas - antara muka antara cecair dan gas. Dalam keadaan biasa, isipadu cecair bergantung sedikit pada daya yang dikenakan padanya. Berhampiran keadaan kritikal, perbezaan antara cecair dan gas menjadi hampir tidak ketara. Baru-baru ini, konsep keadaan bendalir telah muncul, apabila zarah cecair dengan saiz beberapa nanometer cukup seragam bercampur dengan wapnya. Dalam kes ini, tiada perbezaan visual antara cecair dan wap.

Stim berbeza daripada gas kerana keadaannya apabila bergerak menghampiri tepu. Oleh itu, dalam keadaan tertentu, ia sebahagiannya boleh terkondensasi dan membentuk medium dua fasa. Dengan pengembangan pesat, proses pemeluwapan ditangguhkan, dan kemudian, apabila penyejukan super tertentu dicapai, ia berjalan seperti runtuhan salji. Dalam kes ini, undang-undang aliran wap boleh berbeza dengan ketara daripada undang-undang aliran cecair dan gas.

Sifat pepejal, cecair dan gas adalah disebabkan oleh struktur molekulnya yang berbeza . Walau bagaimanapun, hipotesis utama mekanik bendalir dan gas ialah hipotesis kontinum, mengikut mana bendalir diwakili sebagai bahan teragih berterusan (continuum) yang mengisi ruang tanpa lompang.

Disebabkan oleh ikatan yang lemah antara molekul cecair dan gas (itulah sebabnya ia adalah bendalir), daya pekat tidak boleh digunakan pada permukaannya, tetapi hanya beban teragih. Pergerakan terarah cecair terdiri daripada pergerakan sejumlah besar molekul yang bergerak secara rawak ke semua arah berbanding satu sama lain. Dalam mekanik bendalir dan gas, yang mengkaji gerakan arahnya, taburan semua ciri bendalir dalam ruang yang dipertimbangkan diandaikan berterusan. Struktur molekul diambil kira hanya dalam penerangan matematik ciri-ciri fizikal cecair atau gas, yang dilakukan apabila mempertimbangkan proses pengangkutan dalam gas.

Model medium selanjar sangat berguna dalam mengkaji gerakannya, kerana ia membenarkan penggunaan radas matematik fungsi berterusan yang dibangunkan dengan baik.

Secara kuantitatif, had kebolehgunaan radas matematik mekanik kontinum untuk gas ditetapkan oleh nilai kriteria Knudsen - nisbah laluan bebas purata molekul gas l kepada saiz ciri aliran L

Sekiranya Kn< 0.01, maka aliran gas boleh dianggap sebagai aliran sederhana berterusan. Apabila medium berterusan mengalir di sekeliling permukaan pepejal, molekulnya melekat padanya (hipotesis Prandtl tentang melekat), dan oleh itu halaju cecair pada permukaan pepejal sentiasa sama dengan halaju permukaan ini, dan suhu cecair pada dinding adalah sama dengan suhu dinding.

Sekiranya Kn> 0.01, maka gerakan gas jarang dianggap menggunakan radas matematik teori kinetik molekul.

Dalam kejuruteraan mekanikal, hipotesis kontinum mungkin tidak berlaku apabila mengira aliran cecair atau gas dalam jurang sempit. Molekul mempunyai dimensi susunan 10 -10 m; pada jurang tertib 10 -9 m, tipikal untuk nanoteknologi, sisihan ketara data terkira yang diperoleh menggunakan persamaan biasa dinamik bendalir boleh diperhatikan

Keadaan cecair, yang menduduki kedudukan pertengahan antara gas dan kristal, menggabungkan beberapa ciri kedua-dua keadaan ini. Khususnya, untuk cecair, serta untuk badan kristal, kehadiran isipadu tertentu adalah ciri, dan pada masa yang sama, cecair, seperti gas, mengambil bentuk kapal di mana ia berada. Selanjutnya, keadaan kristal dicirikan oleh susunan zarah yang teratur (atom atau molekul); dalam gas, dalam pengertian ini, huru-hara sepenuhnya berlaku. Menurut kajian radiografi, berhubung dengan sifat susunan zarah cecair, mereka juga menduduki kedudukan pertengahan. Apa yang dipanggil susunan jarak pendek diperhatikan dalam susunan zarah cecair. Ini bermakna bahawa berkenaan dengan mana-mana zarah, lokasi jiran terdekatnya dipesan. Walau bagaimanapun, apabila seseorang bergerak menjauhi zarah tertentu, susunan zarah lain berkenaan dengannya menjadi semakin kurang teratur, dan agak cepat susunan dalam susunan zarah hilang sepenuhnya. Dalam kristal, terdapat susunan jarak jauh: susunan zarah yang tertib berkenaan dengan mana-mana zarah diperhatikan dalam jumlah yang ketara.

Kehadiran susunan jarak dekat dalam cecair adalah sebab mengapa struktur cecair dipanggil kuasi-kristal (seperti kristal).

Disebabkan kekurangan susunan jarak jauh, cecair, dengan beberapa pengecualian, tidak menunjukkan anisotropi yang merupakan ciri kristal dengan susunan zarahnya yang tetap. Dalam cecair dengan molekul memanjang, orientasi molekul yang sama diperhatikan dalam isipadu yang ketara, yang menentukan anisotropi optik dan beberapa sifat lain. Cecair sedemikian dipanggil kristal cecair. Mereka telah memerintahkan hanya orientasi molekul, manakala susunan bersama molekul, seperti dalam cecair biasa, tidak menunjukkan susunan jarak jauh.

Kedudukan perantaraan cecair adalah disebabkan oleh fakta bahawa keadaan cecair adalah sangat kompleks dalam sifatnya. Oleh itu, teorinya kurang berkembang daripada teori keadaan kristal dan gas. Sehingga kini, tidak ada teori cecair yang lengkap dan diterima umum. Sumbangan penting kepada perkembangan beberapa masalah dalam teori keadaan cair adalah milik saintis Soviet Ya. I. Frenkel.

mengikut. Frenkel, gerakan terma dalam cecair mempunyai watak berikut. Setiap molekul berayun mengelilingi kedudukan keseimbangan tertentu untuk beberapa waktu. Dari semasa ke semasa, molekul mengubah tempat keseimbangannya, melompat ke kedudukan baru, dipisahkan dari yang sebelumnya dengan jarak susunan saiz molekul itu sendiri. Oleh itu, molekul hanya bergerak perlahan di dalam cecair, tinggal sebahagian daripada masa berhampiran tempat tertentu. Menurut ungkapan kiasan Ya. I. Frenkel, molekul-molekul mengembara di seluruh isipadu cecair, menerajui gaya hidup nomad, di mana perjalanan jangka pendek digantikan dengan tempoh kehidupan yang agak panjang. Tempoh hentian ini sangat berbeza dan silih berganti secara rawak antara satu sama lain, tetapi purata tempoh ayunan di sekitar kedudukan keseimbangan yang sama ternyata menjadi nilai tertentu untuk setiap cecair, yang berkurangan secara mendadak dengan peningkatan suhu. Dalam hal ini, dengan peningkatan suhu, mobiliti molekul meningkat dengan banyak, yang seterusnya melibatkan penurunan kelikatan cecair.

Terdapat pepejal yang dalam banyak aspek lebih dekat dengan cecair daripada kristal. Badan sedemikian, dipanggil amorfus, tidak mempamerkan anisotropi. Dalam susunan zarahnya, seperti dalam cecair, hanya terdapat susunan jarak pendek. Peralihan daripada pepejal amorf kepada cecair apabila dipanaskan berlaku secara berterusan, manakala peralihan daripada kristal kepada cecair berlaku secara mendadak (lebih lanjut mengenai perkara ini akan dibincangkan dalam § 125). Semua ini memberikan alasan untuk menganggap pepejal amorf sebagai cecair supersejuk, zarah-zarahnya, disebabkan oleh kelikatan yang sangat meningkat, mempunyai mobiliti terhad.

Kaca ialah contoh tipikal pepejal amorfus. Badan amorf juga termasuk resin, bitumen, dll.

Kandungan artikel

TEORI CECAIR. Setiap daripada kita boleh dengan mudah mengingati banyak bahan yang dia anggap sebagai cecair. Walau bagaimanapun, tidak begitu mudah untuk memberikan takrifan yang tepat tentang keadaan jirim ini, kerana cecair mempunyai sifat fizikal sedemikian rupa sehingga dalam beberapa aspek ia menyerupai pepejal, dan pada yang lain ia menyerupai gas. Persamaan antara cecair dan pepejal paling ketara dalam bahan berkaca. Peralihan mereka dari pepejal kepada cecair dengan peningkatan suhu berlaku secara beransur-ansur, mereka hanya menjadi lebih lembut dan lebih lembut, jadi adalah mustahil untuk menentukan dalam julat suhu mana mereka harus dipanggil pepejal, dan di mana - cecair. Kita hanya boleh mengatakan bahawa kelikatan bahan berkaca dalam keadaan cecair adalah kurang daripada dalam keadaan pepejal. Oleh itu kaca pepejal sering dirujuk sebagai cecair supercooled.

Nampaknya, sifat cecair yang paling ciri, yang membezakannya daripada pepejal, adalah kelikatannya yang rendah (kecairan tinggi). Terima kasih kepadanya, mereka mengambil bentuk kapal di mana mereka dituangkan. Pada peringkat molekul, kecairan tinggi bermakna kebebasan zarah bendalir yang agak besar. Dalam hal ini, cecair menyerupai gas, walaupun daya interaksi antara molekul cecair lebih besar, molekulnya lebih rapat dan lebih terhad dalam pergerakannya.

Apa yang telah dikatakan boleh didekati dengan cara lain - dari sudut pandangan idea susunan jarak jauh dan jarak pendek. Susunan jarak jauh wujud dalam pepejal hablur, atom-atomnya disusun mengikut susunan yang ketat, membentuk struktur tiga dimensi yang boleh diperolehi melalui pengulangan berbilang sel unit. Contoh susunan jarak jauh dua dimensi ditunjukkan dalam rajah. satu, a. Tiada pesanan jarak jauh dalam cecair dan kaca. Ini, bagaimanapun, tidak bermakna bahawa mereka tidak diperintahkan sama sekali. Cecair dicirikan oleh corak yang serupa dengan yang ditunjukkan dalam Rajah. satu, b. Bilangan jiran terdekat untuk semua atom adalah hampir sama, tetapi susunan atom apabila ia bergerak menjauhi mana-mana kedudukan yang dipilih menjadi semakin huru-hara. Oleh itu, susunan hanya wujud pada jarak yang kecil, maka dinamakan: pesanan jarak dekat. Penerangan matematik yang mencukupi tentang struktur cecair hanya boleh diberikan dengan bantuan fizik statistik. Sebagai contoh, jika cecair terdiri daripada molekul sfera yang sama, maka strukturnya boleh diterangkan oleh fungsi taburan jejari. g(r), yang memberikan kebarangkalian untuk mengesan sebarang molekul pada satu jarak r daripada yang diberi yang dipilih sebagai titik rujukan. Secara eksperimen, fungsi ini boleh didapati dengan mengkaji pembelauan sinar-X atau neutron, dan dengan kemunculan komputer berkelajuan tinggi, ia mula dikira dengan simulasi komputer, berdasarkan data yang tersedia mengenai sifat daya yang bertindak antara molekul, atau andaian tentang daya ini, serta undang-undang mekanik Newton. Membandingkan fungsi taburan jejari yang diperoleh secara teori dan eksperimen, seseorang boleh mengesahkan ketepatan andaian tentang sifat daya antara molekul.

Dalam bahan organik, molekul yang mempunyai bentuk memanjang, dalam satu atau julat suhu yang lain, kawasan fasa cecair dengan susunan orientasi jarak jauh kadang-kadang dijumpai, yang menunjukkan dirinya dalam kecenderungan untuk penjajaran selari paksi panjang molekul-molekul itu. Dalam kes ini, susunan orientasi boleh disertai dengan susunan koordinasi pusat molekul. Fasa cecair jenis ini biasanya dirujuk sebagai kristal cecair; simulasi komputer juga sangat berguna untuk memahami sifat strukturnya.

Dalam gas, tidak ada susunan dalam susunan molekul. Oleh itu, cecair menduduki kedudukan pertengahan antara pepejal kristal dan gas, i.e. antara sistem molekul tersusun sepenuhnya dan tidak teratur sepenuhnya. Itulah sebabnya teori cecair sangat rumit. Di bawah, kita akan mempertimbangkan hubungan antara pepejal, cecair, dan gas, serta antara pelbagai sifat cecair, menggunakan model molekul mudah.

Cecair, gas dan daya antara molekul.

1 cm 3 gas pada suhu 0 ° C dan tekanan normal mengandungi kira-kira 2.7 × 10 19 molekul, supaya jarak purata antara mereka adalah kira-kira 30 × 10 -8 cm, atau 30 Å. Oleh kerana diameter molekul itu sendiri hanyalah beberapa angstrom, adalah logik untuk mengandaikan bahawa interaksi antara molekul gas sentiasa diabaikan kecil, kecuali saat-saat perlanggaran mereka. Oleh itu, kita tiba pada model gas, di mana molekul diwakili sebagai bola yang bergerak secara bebas antara satu sama lain, berlanggar antara satu sama lain dan dengan dinding kapal di mana gas itu tertutup. Pada suhu 0 ° C, kelajuan molekul adalah beberapa ratus meter sesaat, dan perlanggaran mereka dengan dinding kapal mewujudkan tekanan yang ketara. Pertimbangan yang lebih terperinci mengenai model ini memberikan hubungan antara tekanan P, kelantangan V dan suhu termodinamik T (T= °C + 273)

(1)PV/T= const (untuk jumlah gas tertentu).

Hubungan ini - yang dipanggil persamaan gas ideal keadaan - adalah rekod umum undang-undang Boyle - Mariotte, Gay-Lussac dan Charles, dan tingkah laku kebanyakan gas digambarkan olehnya dengan ketepatan yang baik. Persamaan (1) akan sentiasa berlaku jika gas kekal sebagai gas, tanpa mengira penurunan suhu atau peningkatan tekanan. Walau bagaimanapun, diketahui umum bahawa semua gas boleh dicairkan jika dimampatkan atau disejukkan dengan secukupnya. Untuk setiap gas terdapat apa yang dipanggil suhu kritikal T c, di bawahnya ia sentiasa boleh dicairkan dengan meningkatkan tekanan; di atas T c gas tidak boleh dicairkan dalam apa jua keadaan. Ini bermakna model molekul yang bergerak bebas dalam keadaan di mana suhu lebih tinggi T c, hanyalah anggaran, dan di bawah T c pada tekanan dan ketumpatan tinggi, ia secara amnya tidak betul. Wujudnya keadaan cecair di bawah T c menunjukkan bahawa daya tarikan bertindak antara molekul, kerana jika tidak, secara amnya mustahil untuk memahami mengapa mereka kekal rapat antara satu sama lain. Walau bagaimanapun, sebagai tambahan kepada tarikan, molekul juga mengalami tolakan bersama - kami yakin ini apabila kami cuba mengurangkan isipadu cecair (atau pepejal). Daya tarikan bertindak pada jarak yang lebih jauh daripada daya tolakan, tetapi kedua-duanya bersifat elektrostatik.

Jika kita memperkenalkan pembetulan untuk kohesi molekul dan isipadunya ke dalam model gas ideal, maka kita memperoleh persamaan, secara amnya, berbeza daripada (1). Salah satu persamaan ini, yang diterbitkan oleh J. van der Waals, mempunyai bentuk

(2)(P + a/V 2) (V - b)/T= const.

Di sini a dan b adalah ciri pemalar bagi gas yang diberikan. Persamaan ini juga meramalkan kewujudan suhu kritikal T c dan secara kualitatif menerangkan peralihan yang diperhatikan antara fasa gas dan cecair.

Mari kita pertimbangkan beberapa akibat praktikal persamaan (2). Pada rajah. 2 ialah plot tekanan gas berbanding isipadu. Biarkan beberapa jumlah gas menduduki isipadu V 1 pada suhu T 1 dan tekanan P satu. Apabila isipadu berkurangan, tekanan meningkat dan keadaan gas berubah: dari titik A dia pergi ke titik B. Di sini, gas mula terkondensasi, dan penurunan selanjutnya dalam isipadu tidak lagi membawa kepada perubahan tekanan. Apabila bergerak mengikut garis lurus BC jumlah cecair bertambah sehingga pada titik C gas tidak akan dicairkan sepenuhnya. Tekanan malar yang sepadan dengan proses ini dipanggil tekanan wap tepu pada suhu tertentu. T satu. Di semua titik segmen BC terdapat keseimbangan (termodinamik) antara cecair dan gas. Ini bermakna bilangan molekul yang menyejat dari permukaan cecair dalam 1 s adalah betul-betul sama dengan bilangan molekul yang terpeluwap daripada wap kepada cecair. Untuk mengurangkan lagi isipadu, adalah perlu untuk mencipta tekanan yang sangat tinggi untuk mengatasi daya tolakan bersama molekul cecair. Keadaan ini sepadan dengan garis menegak CD. Lengkung ABCD dipanggil isoterm kerana semua titiknya mempunyai suhu yang sama. Jika eksperimen yang sama dijalankan pada suhu yang lebih tinggi, maka, mengikut persamaan van der Waals, kita akan memperoleh isoterma dengan kursus yang sama, hanya segmen BC akan menjadi lebih pendek. Akhirnya, pada suhu kritikal T c segmen ini biasanya dikontrak ke titik dengan koordinat T c dan P c. Pada ketika ini, cecair dan gas tidak dapat dibezakan. Pada suhu di atas T c, persamaan van der Waals (2) berubah menjadi persamaan (1) (lengkung yang sepadan dengan suhu T 2 dalam rajah. 2). Nilai suhu kritikal dan tekanan yang sepadan diberikan dalam jadual berikut:

Ketegangan permukaan.

Seperti yang telah kita lihat, dengan mengambil kira daya antara molekul memungkinkan untuk menerangkan dengan betul proses pemeluwapan gas. Mari kita cuba menerangkan beberapa sifat fizikal cecair, dengan mengambil kira daya ini.

Bayangkan setitik merkuri. Kita boleh meratakannya sedikit dengan jari kita, tetapi sebaik sahaja kita mengeluarkan jari, titisan itu akan berkumpul semula menjadi bola. Dia berkelakuan seolah-olah dia dibalut dengan filem elastik. Ini adalah manifestasi kesan ketegangan permukaan. Sifatnya akan menjadi jelas jika kita beralih kepada Rajah. 3. Di sini A dan B- dua molekul cecair, yang pertama dalam isipadu, yang kedua di permukaan. Dalam kedua-dua kes, mereka dipengaruhi oleh daya tarikan daripada molekul lain, tetapi hanya mereka yang berada di dalam sfera dengan diameter beberapa angstrom, kerana daya ini dengan cepat berkurangan mengikut jarak. Untuk molekul A sfera sedemikian terletak sepenuhnya di dalam bendalir, jadi paduan semua daya adalah sifar. Molekul B, yang terletak di permukaan, akan ditarik ke dalam cecair, kerana hanya daya tarikan dari molekul yang terletak di hemisfera bawah bertindak ke atasnya. Daya yang sama, berserenjang dengan permukaan dan diarahkan ke dalam cecair, bertindak ke atas semua molekul berhampiran permukaan; mereka mewujudkan ketegangan permukaan.

Ketegangan permukaan S ditakrifkan secara kuantitatif sebagai daya yang bertindak per unit panjang garisan pada permukaan cecair. Pertimbangkan filem sabun yang diregangkan di atas bingkai menegak dua wayar nipis TUV dan PQ(Gamb. 4). wayar PQ tidak tetap dan boleh bergerak bebas. Ia akan bergerak ke bawah di bawah tindakan graviti sehingga yang terakhir diseimbangkan oleh daya akibat ketegangan permukaan. Oleh kerana filem itu mempunyai dua permukaan, daya yang bertindak pada wayar ialah 2 SL, di mana L- panjang bahagian wayar PQ bersentuhan dengan filem itu.

Disebabkan kehadiran tegangan permukaan, sebarang peningkatan dalam kawasan permukaan cecair dikaitkan dengan kos tenaga. Itulah sebabnya titisan cecair kecil mengambil bentuk sfera: nisbah luas permukaannya kepada isipadu menjadi minimum, dan selepas itu, tenaga berpotensi juga diminimumkan. Titisan besar berubah bentuk di bawah pengaruh graviti.

fenomena kapilari.

Setitik air pada plat kaca yang bersih kehilangan bentuk sferanya dan merebak, membentuk filem nipis. Ini berlaku kerana daya kohesi antara molekul air dan kaca melebihi daya yang sama antara molekul air - air membasahi kaca. Setitik merkuri pada plat yang sama kekal sfera: daya kohesi antara molekul merkuri lebih besar daripada daya kohesi antara molekul merkuri dan kaca - merkuri tidak membasahi kaca. Ini menerangkan apa yang dipanggil fenomena kapilari yang diperhatikan dalam tiub kapilari kaca nipis (Rajah 5). Jika anda menurunkan kapilari ke dalam bekas dengan air, maka air akan naik melaluinya di atas paras di dalam kapal, dan permukaannya (meniskus) akan mempunyai bentuk cekung. Paras merkuri dalam kapilari yang sama, sebaliknya, akan lebih rendah daripada paras di dalam kapal itu sendiri, dan meniskus akan cembung. Oleh kerana lekatan antara molekul air dan kaca lebih kuat daripada antara molekul air itu sendiri, air "mendaki" di sepanjang dinding kapilari sehingga tekanan lajurnya dalam kapilari diseimbangkan oleh tekanan akibat daya antara molekul. Meniskus cekung terbentuk kerana molekul air berhampiran dinding kapilari dipengaruhi oleh daya bukan sifar yang diarahkan ke dinding. Untuk merkuri, gambar diterbalikkan.

Cecair mendidih.

Apabila cecair mendidih dalam bekas terbuka, tekanan di dalam gelembung wap yang terbentuk dalam cecair mestilah sekurang-kurangnya sama dengan tekanan atmosfera - jika tidak, gelembung akan runtuh begitu saja. Oleh itu, pada takat didih, tekanan wap cecair adalah sama dengan tekanan atmosfera. Pada ketinggian yang cukup tinggi, takat didih cecair adalah lebih rendah daripada paras laut, kerana tekanan barometrik berkurangan dengan ketinggian. Oleh itu, takat didih air pada ketinggian 4000 m hanya kira-kira 85 ° C, manakala pada paras laut adalah 100 ° C.

Mendidih adalah penyejatan sengit cecair, yang berlaku bukan sahaja dari permukaan, tetapi di seluruh isipadunya, di dalam gelembung wap yang terhasil. Untuk pergi dari cecair kepada wap, molekul mesti memperoleh tenaga yang diperlukan untuk mengatasi daya tarikan yang menahan mereka dalam cecair. Sebagai contoh, untuk menyejat 1 g air pada suhu 100 ° C dan tekanan yang sepadan dengan tekanan atmosfera di paras laut, ia diperlukan untuk menghabiskan 2258 J, di mana 1880 pergi untuk memisahkan molekul daripada cecair, dan selebihnya pergi untuk bekerja untuk meningkatkan isipadu yang diduduki oleh sistem, terhadap daya tekanan atmosfera (1 g wap air pada 100 ° C dan tekanan normal menduduki isipadu 1.673 cm 3, manakala 1 g air dalam keadaan yang sama hanya 1.04 cm 3 ).

Takat didih larutan bahan tidak meruap biasanya lebih tinggi daripada pelarut tulen. Oleh kerana cecair mendidih apabila tekanan wapnya menjadi sama dengan tekanan atmosfera, corak ini bermakna tekanan wap larutan bahan tidak meruap pada suhu tertentu adalah lebih rendah daripada pelarut tulen.

Pemejalan cecair.

Biasanya, apabila cecair memejal, isipadunya agak berkurangan (kira-kira 10%), walaupun terdapat pengecualian kepada peraturan ini. Contohnya air galium dan bismut mengembang apabila pepejal, supaya bahan pepejal terapung di permukaan cecair. Kelakuan cecair berhampiran suhu pemejalan boleh menunjukkan anomali lain, contohnya, apabila suhu meningkat dalam julat dari 0 hingga 4 ° C, air mengecut. Untuk menerangkan fakta eksperimen ini, mari kita pertimbangkan dahulu peralihan daripada keadaan cecair kepada keadaan pepejal untuk bahan "normal", seperti aluminium. Seperti yang ditunjukkan oleh analisis pembelauan sinar-x, aluminium menghablur dengan pembentukan kekisi kubik berpusat muka (Rajah 6), di mana setiap atom dikelilingi oleh dua belas jiran terdekat yang terletak pada jarak 2.86 Å (2.86 × 10–8 cm). ) daripadanya. Jika atom dianggap sfera, maka susunan ini sepadan dengan pembungkusan paling padat ("struktur rapat"). Dalam aluminium cecair, tidak ada pesanan jarak jauh, tetapi beberapa pesanan jarak dekat masih kekal. Menurut data pembelauan sinar-X, setiap atom di dalamnya dikelilingi oleh 10–11 jiran terdekat yang terletak pada jarak 2.96 Å daripadanya, i.e. struktur aluminium cecair berhampiran suhu pemejalan adalah serupa dengan struktur aluminium pepejal, tetapi agak lebih "longgar". Untuk air, galium dan bismut, gambar yang bertentangan diperhatikan: berhampiran suhu pemejalan, struktur mereka lebih "longgar" bukan dalam cecair, tetapi dalam keadaan pepejal. Jawapan kepada soalan tentang punca anomali sedemikian harus dicari dalam ciri struktur molekul mereka dan ikatan antara mereka dalam keadaan agregat yang berbeza. Pertimbangkan, sebagai contoh, air dan ais. Kedua-duanya dibina daripada molekul yang sama, yang terdiri daripada ion oksigen negatif terion berganda (O 2–) dan dua ion hidrogen positif terion tunggal (H +). Dalam molekul air, ketiga-tiga ion ini membentuk segi tiga dengan dua proton di tapak dan oksigen di bahagian atas (masing-masing, dua bulatan kecil dan satu bulatan besar dalam Rajah 7); sudut antara ikatan O–H ialah 104°. Dalam struktur ais, molekul H 2 O disusun sedemikian rupa sehingga setiap atom oksigen dikelilingi oleh empat atom hidrogen yang terletak di bucu tetrahedron. Ini memberikan keuntungan tenaga maksimum kerana tarikan antara ion positif dan negatif, tetapi struktur menjadi lebih longgar. Apabila ais cair, pembungkusan molekul H 2 O yang agak tidak ekonomik ini secara beransur-ansur digantikan dengan yang lebih padat, dan dalam julat dari 0 hingga 4 ° C, isipadu bahan secara beransur-ansur berkurangan. Struktur longgar galium pepejal dan bismut juga disebabkan oleh keanehan interaksi antara atom, tetapi sifat ikatan ini jauh lebih rumit daripada ais.

Pelarutan cecair.

Umum mengetahui bahawa air melarutkan alkohol dalam apa-apa jumlah, manakala ia tidak bercampur dengan merkuri dan minyak sama sekali. Begitu juga, benzena melarutkan hidrokarbon tetapi tidak melarutkan air. Apakah sebab fenomena ini? Di sini, jawapan umum boleh diberikan: cecair bercampur jika struktur elektroniknya serupa, dan perbezaan dalam struktur elektronik menyukarkan pencampuran. Untuk menjelaskan apa yang kita maksudkan dengan "struktur elektronik", mari kita lihat air sekali lagi. Apabila molekul air terbentuk, cas diagihkan semula di antara atom konstituennya: atom hidrogen menderma elektron valens mereka, dan atom oksigen menerimanya. Oleh itu, molekul air mempunyai momen dipol elektrik bukan sifar, i.e. adalah polar. Ini menjelaskan, khususnya, hakikat bahawa air mempunyai pemalar dielektrik yang sangat tinggi dan garam larut dengan baik di dalamnya, tercerai menjadi ion. Interaksi dipol-dipol memegang molekul air bersama-sama, akibatnya takat didihnya meningkat. Satu lagi contoh cecair polar ialah alkohol C 2 H 5 OH; ia mudah bercampur dengan air, kerana momen dipol molekulnya adalah serupa dengan momen dipol molekul air.

Bersama dengan cecair polar, molekul yang sebahagian besarnya saling berkaitan, terdapat juga cecair bukan kutub dengan ikatan antara molekul yang lebih lemah. Contoh cecair tersebut ialah hidrokarbon - benzena, naftalena, dsb. Molekul cecair ini dibina daripada atom karbon dan hidrogen, yang mensosialkan elektron valensnya dan bukannya memberi atau menambahnya. Kelemahan relatif ikatan antara molekul hidrokarbon dibuktikan dengan takat didihnya yang rendah. Antara cecair dengan sifat kutub yang jelas (air) dan yang benar-benar tidak kutub (hidrokarbon), terdapat julat keseluruhan kelas cecair, jadi tidak selalu mungkin untuk mengatakan terlebih dahulu sama ada dua cecair yang diberikan akan bercampur atau tidak. Tetapi dalam kebanyakan kes, peraturan yang dirumuskan pada permulaan bahagian diikuti.

Sebagai tambahan kepada struktur elektronik, kebolehcampuran cecair boleh bergantung pada saiz molekul, serta suhu. Contohnya, nikotin boleh bercampur dengan air dalam sebarang perkadaran di bawah 60°C dan melebihi 208°C; pada suhu sederhana, keterlarutan bersama nikotin dan air adalah sangat terhad.

Osmosis.

Pada tahun 1748, J. Nollet mendapati bahawa beberapa sel tumbuhan mengecut dalam larutan garam pekat - air meninggalkannya melalui membran sel. Jika sel yang sama kemudian dipindahkan ke air, mereka membengkak dan memulihkan saiznya. Pergerakan bahan (penyebaran) sedemikian melalui partition separa telap yang memisahkan larutan dan pelarut tulen atau dua larutan berbeza kepekatan dipanggil osmosis. Fenomena ini boleh dijelaskan oleh fakta bahawa molekul pelarut, sebagai peraturan, lebih kecil daripada molekul zat terlarut, dan oleh itu lebih mudah melalui liang-liang dalam partition. Oleh kerana bilangan molekul pelarut dalam larutan cair (atau pelarut tulen) adalah lebih besar daripada pelarut pekat, pemindahan resapan molekul ini berlaku ke arah yang terakhir.

Cecair dan pepejal.

Terdahulu kita bercakap tentang hubungan cecair dan wapnya berhampiran suhu kritikal T c. Hubungan yang serupa wujud antara cecair dan pepejal - sekurang-kurangnya berhampiran takat lebur Tm.

Biasanya, apabila pepejal cair, isipadunya meningkat kira-kira 10%, i.e. jarak purata antara molekul jiran dalam keadaan pepejal dan cecair adalah hampir sama. Kesepaduan antara atom atau molekul dalam keadaan pepejal dan cecair tidak begitu banyak berbeza, dan keplastikan pepejal boleh dianggap sama dengan kecairan cecair. Oleh itu, dari segi sifat fizikalnya, pepejal dan cecair tidak berbeza secara radikal seperti yang kelihatan. Sehubungan itu, terdapat dua jenis teori keadaan cecair: ada yang berdasarkan idea teori keadaan pepejal moden, dan yang lain berdasarkan idea yang dipinjam daripada teori gas. Teori jenis pertama adalah lebih mencukupi berhampiran takat lebur Tm, dan yang kedua - berhampiran titik kritikal T c.

logam cair.

Banyak sifat fizikal logam pepejal berubah sedikit apabila cair. Dalam hal ini, teori yang lebih umum sedang dibangunkan di mana sifat-sifat logam cecair dan pepejal dipertimbangkan dari sudut yang bersatu. Dalam teori-teori ini, peranan penting dimainkan oleh faktor struktur yang ditentukan oleh susunan atom bersama. Ternyata disebabkan oleh getaran atom pepejal yang agak kuat pada suhu tinggi, faktor struktur pepejal berhampiran takat lebur tidak jauh berbeza daripada cecair. Logam dengan takat lebur yang rendah, seperti natrium, digunakan sebagai penyejuk dalam reaktor nuklear di loji kuasa nuklear.

Daya tarikan dan tolakan zarah menentukan susunan bersama mereka dalam jirim. Dan sifat bahan sangat bergantung pada lokasi zarah. Jadi, melihat pada berlian yang sangat keras lutsinar (cemerlang) (Rajah 111, a) dan grafit hitam lembut (Rajah 111, b) (batang pensel diperbuat daripadanya), kami tidak meneka bahawa kedua-dua bahan terdiri daripada atom karbon yang sama. Cuma atom-atom ini tersusun secara berbeza dalam grafit berbanding berlian.

nasi. 111

Perhatikan bahawa angka itu tidak menunjukkan atom itu sendiri, tetapi model mereka - bola, dan pada hakikatnya tidak ada rod atau wayar penyambung di antara mereka. Ini adalah perwakilan konvensional susunan atom dalam bahan.

Interaksi zarah bahan membawa kepada fakta bahawa ia boleh berada dalam tiga keadaan: pepejal, cecair dan gas. Contohnya, ais, air, wap (Rajah 112). Mana-mana bahan boleh berada dalam tiga keadaan, tetapi syarat-syarat tertentu diperlukan untuk ini: tekanan, suhu. Sebagai contoh, oksigen di udara adalah gas, tetapi apabila disejukkan di bawah -193°C ia bertukar menjadi cecair, dan pada suhu -219°C oksigen adalah pepejal. Besi pada tekanan normal dan suhu bilik berada dalam keadaan pepejal. Pada suhu melebihi 1539°C, besi menjadi cecair, dan pada suhu melebihi 3050°C, ia menjadi gas. Cecair merkuri yang digunakan dalam termometer perubatan menjadi pepejal apabila disejukkan pada suhu di bawah -39°C. Pada suhu melebihi 357 ° C, merkuri bertukar menjadi wap (gas).

nasi. 112

Mengubah perak logam menjadi gas, ia disembur ke kaca dan mendapatkan cermin mata "cermin".

Apakah sifat bahan dalam keadaan yang berbeza?

Mari kita mulakan dengan gas, di mana tingkah laku molekul (Rajah 113) menyerupai pergerakan lebah dalam kawanan. Walau bagaimanapun, lebah dalam kawanan itu secara bebas mengubah arah pergerakan dan praktikalnya tidak bertembung antara satu sama lain. Pada masa yang sama, untuk molekul dalam gas, perlanggaran sedemikian bukan sahaja tidak dapat dielakkan, tetapi berlaku hampir secara berterusan. Akibat perlanggaran, arah dan nilai halaju molekul berubah.

nasi. 113

Hasil daripada gerakan ini dan kekurangan interaksi zarah dalam gerakan ialah gas tidak mengekalkan isipadu atau bentuk, tetapi menduduki keseluruhan volum yang disediakan kepadanya. Setiap daripada anda akan menganggap pernyataan "Udara menduduki separuh daripada isipadu bilik" dan "Saya mengepam udara ke dalam dua pertiga daripada isipadu bola getah" sebagai tidak masuk akal. Udara, seperti mana-mana gas, menduduki keseluruhan isipadu bilik dan keseluruhan isipadu bola.

Apakah sifat-sifat cecair? Jom buat eksperimen.

nasi. 114

Tuangkan air dari bikar 1 ke dalam bikar 2. Bentuk cecair telah berubah, tetapi isipadu air tetap sama(Gamb. 114). Molekul-molekul tidak berselerak ke seluruh isipadu, seperti halnya dengan gas. Ini bermakna bahawa tarikan bersama molekul cecair wujud, tetapi ia tidak tegar memegang molekul jiran. Mereka berayun dan melompat dari satu tempat ke tempat lain (Rajah 115), yang menerangkan kecairan cecair.

Rajah 115

Yang paling kuat ialah interaksi zarah dalam pepejal. Ia tidak membenarkan zarah-zarah tersebar. Zarah hanya melakukan gerakan ayunan huru-hara di sekitar kedudukan tertentu (Rajah 116). sebab tu pepejal mengekalkan kedua-dua isipadu dan bentuk. Bola getah akan mengekalkan bentuk dan isipadu bolanya di mana-mana sahaja ia diletakkan: di dalam balang, di atas meja, dsb.

nasi. 116

Fikir dan jawab

Apakah sifat utama gas?
Mengapa cecair tidak mengekalkan bentuknya?
Apakah perbezaan antara keadaan pepejal jirim dan cecair dan gas?
Adakah molekul air berbeza daripada molekul ais?
Antara bahan berikut yang manakah dalam keadaan normal (pada suhu bilik dan tekanan normal) berada dalam keadaan gas, dan yang manakah dalam keadaan cecair atau pepejal: timah, petrol, oksigen, besi, merkuri, udara, kaca, plastik?
Bolehkah merkuri berada dalam keadaan pepejal dan udara dalam keadaan cecair? Dalam keadaan apa?

Kerja rumah

Isi botol plastik (0.5 l) ke bahagian atas dengan air dan tutup penutup dengan ketat. Cuba perah air dalam botol. Kemudian tuangkan air dan tutup semula botol. Sekarang perah udara di dalamnya. Berdasarkan keputusan eksperimen, nyatakan satu hipotesis tentang struktur gas dan cecair.
Pertandingan tugasan: buat jadual di mana anda membandingkan sifat pergerakan, interaksi zarah, serta sifat jirim dalam keadaan gas, pepejal dan cecair. Pemenang pertandingan adalah orang yang jadualnya mengandungi maklumat yang paling lengkap dan betul.

Mari kita ulang perkara utama dalam kajian

Semua bahan terdiri daripada zarah individu (atom, molekul), di antaranya terdapat jarak.
Zarah jirim sentiasa dan secara rawak bergerak.
Kelajuan pergerakan zarah lebih besar, lebih tinggi suhu badan.
Penyebaran adalah fenomena penembusan bahan bersama antara satu sama lain. Resapan berlaku terutamanya dengan cepat dalam gas, lebih perlahan dalam cecair, dan sangat perlahan dalam pepejal. Apabila suhu meningkat, resapan berjalan lebih cepat.
Pada jarak yang lebih besar daripada saiz zarah itu sendiri, daya tarikan zarah berlaku. Pada jarak yang lebih kecil daripada saiz zarah itu sendiri, terdapat tolakan. Daya tarikan zarah sangat cepat melemah apabila ia bergerak menjauhi satu sama lain.
Perubahan saiz badan apabila dipanaskan dipanggil pengembangan haba.
Pengembangan haba bahan pepejal dan cecair berbeza adalah berbeza, dan semua gas adalah sama.