為什麼混合氣體的密度可以按照各組分氣體所佔體積百分數計算,而液體不可以?


這是一個定性解釋

混合氣體的密度可以按照各組分氣體所佔體積百分數計算,這是基於理想氣體的假設。理想氣體的假設是什麼?是:

  1. 氣體分子沒有體積
  2. 氣體分子相互之間沒有作用力

我們想一想,什麼東西會影響密度?密度就是單位體積內物質的質量,那單位體積里能裝下多少分子?這個和分子相互之間的距離有關吧?如果分子相互之間存在分子間作用力,那它就會影響分子之間的間距,從而影響密度。

常壓下的氣體之所以可以用理想氣體近似,正是因為氣體的密度稀薄,氣體分子之間的間距很遠,即使存在分子間作用力,也比較小,近似可以忽略。所以混合的時候,就是不同組分拼接起來,每個組分的分子間間距不會有變化,僅取決於氣壓。

然而,液體分子之間的間距相當短,分子間作用力是不可忽視的。因此,液體混合時,不同分子周圍的分子環境發生變化,受到的分子間作用力也有巨變,分子間間距會發生明顯的變化。更不用說,分子之間形成氫鍵的情形了。


可能按照理想氣體方程

pV=nRT,氣體的體積與物質的量是正比的,而且對於不同氣體比例係數相同(當然前提是壓強和溫度保持不變),而密度可以用物質的量乘以摩爾質量除以體積得到,這說明理想狀態下氣體密度與其摩爾質量成正比。

另一方面,我們認為理想狀態下,氣體之間的混合體積是直接相加的(同樣保持壓強和溫度不變),體積比等於物質的量的比。

所以,就可以用體積分數算出混合氣體的密度了呀。

液體?液體不滿足類似的方程就不行。

為什麼液體不滿足?本質上應該是液體分子間作用力遠遠強於氣體的,事實上實際氣體也是不滿足理想氣體方程的


其實不可以,特別是高壓下。


從最簡單的方面來說,一般的液體(並不是理想液體),混合之後由於分之間的作用以及分子間的空隙,會導致混合後體積發生改變,並且這種改變不成比例,也就是沒有特定的規律,所以導緻密度不能按其組成的比例來計算。但如果理想液體混合物就可以。


可以用偏摩爾量算呀。

(物理化學裡比較重要的一個概念,可以去看看彭笑剛教授的《物理化學講義》,有比較系統的論述。)


實際液體混合後體積會變。比如同樣體積的水和酒精混合後體積<2倍的原體積,如果按照體積分數混合密度就是水和酒精的中間值。但實際應該是比這個結果大一些,因為整體而言體積縮小了一些。理想氣體因為氣體分子比較小,所以1mol氣體的體積是常數,混合以後體積就是之前的加和,質量也是加和,所以就可以用。


補充一下,我說的是不摻混流體哦~比如水和油~能混合到一起的就不能保證體積也守恆了,所以密度就得麻煩點算了~

以下是原答案。

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謝邀。

為啥不行?我一直這麼算的啊。。。難道我的程序都是錯的。。。VOF不就是這樣算的么???


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