Pytanie:
Czy gazy mogą być „niemieszalne”?
ericksonla
2016-01-02 05:27:37 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Czy ktoś zna przykłady mieszanin gazowych, które rozdzielają się fazowo, analogicznie do niemieszających się cieczy?

Musiałyby być skrajnie nieidealne. Mogę się domyślać, że jeden z nich musiałby mieć znacznie większą masę cząsteczkową niż drugi, a przynajmniej jeden, jeśli nie oba, musiałby mieć znaczące interakcje międzycząsteczkowe (chociaż różnego rodzaju).

Czy „skrajnie nieidealny gaz” nadal można nazwać gazem? Można argumentować, że ciecz jest rodzajem skrajnie nieidealnego gazu. W zależności od tego, jak bardzo złagodzisz ten stan, coś może w końcu zadziałać, ale wtedy może nie przypominać zbytnio gazu.
Sądzę, że możesz uzyskać separację faz, gdy zbliżasz się do punktu krytycznego jednego (lub obu) płynów, jak sugerujesz. To oczywiście trochę puszyste pytanie, ale jestem ciekawy rzeczy, które dzieciak zidentyfikowałby jako gaz.
Właśnie o to myślałem, że próbujesz odpowiedzieć na swoje pytanie. Niestety w tym przypadku jestem prawie pewien, że odpowiedź jest taka, że ​​nie ma prostego sposobu na spontaniczne rozdzielenie faz gazów, więc prawdopodobnie będziesz musiał wziąć pod uwagę dość ciężkie rozważania (np. Gaz fotonów, plazma, niektóre zewnętrzne potencjalne, z natury kwantowe efekty mechaniczne itp.), które nie są dokładnie intuicyjne.
Pytanie uboczne, założyłeś, że masa cząsteczkowa musiałaby być niezrównoważona między gazami. Gdybym patrzył na płyny, aby odgadnąć, czy są one mieszalne, patrzyłbym na napięcie powierzchniowe. Czy są 2 płyny o podobnych napięciach powierzchniowych, które ** nie ** zmieszają się? Czy są płyny o podobnej masie, które się mieszają, prawda? Ahh, ups, doskonały kolego pytający. +1
Czy płyny mogą być niemieszalne? Pewnie, że mogą. Jaka jest różnica między gazem a cieczą, jeśli możesz płynnie przechodzić od jednej do drugiej bez żadnego przejścia - to znaczy, jeśli chodzisz wokół punktu krytycznego?
Pięć odpowiedzi:
#1
+12
A.K.
2016-01-02 06:31:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Dobre pytanie, ale nie ma czegoś takiego jak niemieszalne gazy. Niemieszalność jest spowodowana energią / napięciem powierzchniowym. Gazy nie mają powierzchni i dlatego nie mają napięcia powierzchniowego.

#2
+8
Mcruggs
2016-01-02 10:37:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

To pytanie dostarcza interesującego eksperymentu myślowego. Tarcie przychodzi z „analogiczną” częścią „… analogicznie do tego, jak robią to niemieszalne płyny”.

Można zapytać, na przykład, czy psy są analogiczne do meduz ... ale odpowiedź byłaby taka „tak i nie”.

Gazy „osadzają się” w skali planetarnej. Hel może (i będzie) uciec z atmosfery ziemskiej. Więc jeśli zrobisz butelkę wystarczająco dużą, aby pomieścić ziemię wewnątrz, hel byłby „wierzchnią warstwą”.

Jednak kiedy myślimy o mieszalności cieczy, często myślimy o interakcjach między cząsteczki, które wymuszają gromadzenie się lub separację (na przykład polarne interakcje niepolarne), a nie kwestie związane z termodynamiką związaną z grawitacją. Jeśli skompresujesz gaz z mieszaniny gazów, to utworzysz ciecz lub podstępem skłoniłeś gaz do oddzielenia, korzystając z prawa Grahama.

Jeśli mamy na myśli mieszalność jako właściwość substancji do mieszania się we wszystkich proporcjach . Wtedy tak, możemy mieszać gazy w butli w stanie standardowym. Prawo Daltona będzie obowiązywać.

Jeśli mamy na myśli mieszalność jako ścisłą jednorodność obserwowaną tylko w warunkach spoczynku, to tak naprawdę nic nie jest absolutnie mieszalne.

Ale ... podoba mi się twoje pytanie i sprawiło, że wyszukałem kilka zabawnych artykułów.

Sprawdź stężenie atmosfery i strukturę pionową, to fascynujące! http://ruc.noaa.gov/AMB_Publications_bj/2009%20Schlatter_Atmospheric%20Composition%20and%20Vertical%20Structure_eae319MS-1.pdf

Może Cię również zainteresować przejrzenie artykułów na temat osiadania mieszanin. http://webserver.dmt.upm.es/~isidoro/bk3/c07/Mixture%20settling.pdf

Mam nadzieję, że to Ci się przyda!

To przypadkowe bzdury. Gazy mieszają się doskonale, praktycznie we wszystkich warunkach, z wyjątkiem ultrawirówek i> 100 km. Podobnie jak płyny mieszalne.
#3
+6
porphyrin
2016-07-09 14:10:05 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Skład mieszaniny gazów jest spowodowany grawitacją, która oddziela, konkurując z ruchem termicznym, który się miesza. Gazy są całkowicie mieszalne, ale nie oznacza to, że stężenie musi być jednolite w całej mieszaninie. Oba gazy mają niższe stężenie niżej, ale gradient jest mniejszy dla lżejszego gazu, więc wodór byłby prawie równomiernie rozprowadzany w pomieszczeniu, ale chlor będzie znacznie bardziej stężony w pobliżu podłogi, ale nie próbuj wodoru i chloru, ponieważ wybuchają w silnym świetle!

#4
+6
Matt
2017-04-26 01:07:43 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tak. Nie w standardowych warunkach, ale w podwyższonych temperaturach i ciśnieniach może wystąpić niemieszalność gazu z gazem. Zobacz Liquids and Liquid Mixtures autorstwa Rowlinson, aby uzyskać więcej informacji. Niektóre przykłady to argon + amoniak, metan + amoniak, etan + woda, dwutlenek węgla + woda i benzen + woda.

Przy ciśnieniu, w którym one występują, gęstości są porównywalne z cieczami, ale temperatura jest wyższa od temperatury krytycznej obu składników, więc równowaga gaz-gaz jest odpowiednim określeniem.

#5
+1
Timothy
2017-11-23 04:39:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ta odpowiedź nie jest całkowicie moja i wykorzystuje kilka pomysłów z odpowiedzi Mcruggsa. Myślę, że przy 21 ° C i 1 atmosferze odpowiedź brzmi: nie, ale może to być możliwe, gdy ciśnienie wynosi 800 atmosfer lub temperatura wynosi 3 K. Nawet jeśli gaz w tej temperaturze i ciśnieniu jest dokładnie w swoim punkcie wrzenia, jego atomy będą nadal szeroko oddalone od siebie, ponieważ zgodnie z chemią Nelsona 11, jego objętość dla danej ilości i ciśnienia zmienia się liniowo wraz z temperaturą Kelvina, a nie z ilością powyżej jego temperatury wrzenia. Możesz mieć 2 gazy, które nie mogą mieszać się w każdej proporcji, ponieważ reagują ze sobą podczas mieszania, ale żadne dwa gazy nie mają tendencji do posiadania ostrej powierzchni między sobą i pozostawania w równowadze rozpuszczalności. Ponieważ cząsteczki są tak szeroko oddalone od siebie, ich przyciąganie do siebie jest pomijalne, więc gdy 2 gazy, które nie reagują ze sobą, są umieszczane razem w pojemniku, tendencja cząsteczek do dyfuzji znacznie przewyższa ich skłonność do cząsteczek przyciągać cząsteczki tego samego typu, nawet jeśli gazami są polarny HCl i niepolarny gaz He. Zgodnie z odpowiedzią Bubble na https://physics.stackexchange.com/questions/76842/the-statistical-nature-of-the-2nd-law-of-thermodynamics, druga zasada termodynamiki to prawdopodobnie nie jest prawem absolutnym. Stwierdzenie, że wszystkie gazy, które nie reagują ze sobą lub nie skraplają się po zmieszaniu w zamkniętym pojemniku w tej temperaturze, będą mieszać się prawie równomiernie, co można wywnioskować z drugiej zasady termodynamiki i tak okazuje się prawdziwe. Od obecności grawitacji proporcja każdego gazu może zmieniać się w sposób ciągły wraz z wysokością w naprawdę niskim tempie. Jeśli zaczniesz od niejednorodnej mieszaniny gazów o różnej gęstości, gęstszy gaz może w niedalekiej przyszłości spaść na dno, ale ostatecznie będą one równomiernie dyfundować między sobą, tak jak w moim filmie na https: // www. youtube.com/watch?v=ay0mJHPvj88, herbata po krótkim czasie może opaść na dno filiżanki gorącej wody, ale w końcu równomiernie rozpuści się w wodzie.



To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...