8-1气体相关知识及应用.doc

8-1氣體相關知識及應用 8-1-1煮食物用高壓鍋較快熟 在燒瓶中盛半瓶水，用一只插有玻璃管和溫度計的塞子塞緊瓶口，再用一段橡皮管和注射器連通，用酒精燈燒瓶加熱，可以從溫度計上看到，當溫度接近100℃時，瓶裡的水沸騰了，這食用力推壓針筒活塞，增大瓶裡的壓強，可以看到水還再加熱，水的溫度也略有升高，但是沸騰停止了，這說明，水的沸點隨著壓強的增大而升高。高壓利用這個原理製造的，高壓鍋做的十分堅固，鍋蓋是鐵製的，份量很重，緊緊的蓋在鍋上，鍋的外圍罩了一層金屬網，以防意外爆炸，鍋本身有兩層，中央擺有內鍋，要煮的食物就放在內鍋裡，加熱以後，蒸汽跑不出來氣壓升高，水的沸點也升高了，食物就熟的快。 8-1-2二氧化碳比空氣重，但不會滯留地表 如果空氣的比重是1，二氧化碳的比重就是1.53，後者比前者重。二氧化碳既然比空氣重，是不是會滯留在下方呢？如果二氧化碳真的積存在下方，地表上的人類可能早以窒息了。其實地表的二氧化碳濃度並沒有增多，因為氣體的粒子不同於固體，前者能不停地運動。在攝氏15度左右，二氧化碳的分子已接近音速的速度和其他分子相互碰撞。所以即使燃燒會產生大量二氧化碳，依舊會迅速在空氣中擴散。換句話說，燃燒煤或汽油導致二氧化碳增加並不至於使生物窒息。反倒是火山爆發等自然現象極具產生大量二氧化碳才會引發事故。 8-1-4放天燈、熱氣球、氫氣球（查理定律之應用） 放天燈（又名孔明燈）是民間的習俗，用紙做的天燈下方放置吸滿油的紙，點火後就會升空而去。香傳是台北縣平溪鎮一個叫十分的地方，有胡姓一族在清代時期通知族親，匪徒已走的信號燈。又因為天燈可以「上達天聽」，又稱為「天公燈」。放天燈與熱氣球都是利用查理定律：定量的氣體在定壓下的體積與溫度成正比，在受熱之下空氣會膨脹，因為氣體體積增加造成密度減小，比空氣密度小時熱氣球就可升空。 8-1-5泡澡時會有泡泡從腳毛中冒出來（查理定律之應用） 這是因為毛的表面有空氣，遇熱後會膨脹，型成眼睛看得見的泡泡。腿毛由顯微鏡來看，絕對不是光滑的表面，而是魚鱗狀的，在這裡就有空氣，進入水中也不會消失，漸漸的被水浸濕了，因此空氣離開，集中起來形成肉眼看得見的顆粒狀，這些小顆粒遇熱後，就向熱氣球般向上浮起，成了小泡泡。 8-1-6扁掉的乒乓球如何復原（查理定律之應用） 扁掉的乒乓球放在熱水中，依據查理定律受熱之乒乓球瞬間壓力會增加，結果求扁掉的地方就膨脹起來恢復原狀。 8-1-7自動噴霧罐（氣體壓力之應用） 噴霧器是把液體裝在容器裡，要用時必須用手壓幾下，把空氣壓入容器內，理髮師把妳頭髮打濕、環境清潔人員沿街噴灑消毒水或農夫在田裡噴灑農藥都是用這種方式。這種噴霧器是利用壓力差，把藥噴的產品液體連同推進劑放在金屬罐中，要用時只要壓下上方開關，氣體推進劑便壓迫液化推進劑液態產品混合物化作霧狀或泡沫狀噴出來，常用的推進劑有液化石油氣（丙烷、正丁烷、異丁烷）、乙醚（CH3OCH3）、CFCs、不可溶壓縮氣體（空氣、氮）、可溶壓縮氣體（二氧化碳、一氧化二氮）等。 推進劑分為兩種： 液化推進劑 液化推進劑是推進劑氣體在高壓下液化而成，在液化推進劑上方維持著一定的蒸汽壓。當噴霧罐的閥打開後，氣體推進劑壓迫液化推進劑及液態產品混合物噴出來，但隨後液化推進劑會再蒸發，已維持著一定的蒸汽壓，因此這種噴霧罐一直維持著固定壓力，噴霧效果也大致維持著固定。 壓縮氣體 推進劑氣體維持在高壓但並未液化，當氣體推進劑壓迫液態產品噴出來之後，噴霧罐上方空間增加，氣體推進劑的壓力會降低。但因為沒有液化推進劑可在蒸發，因此這種噴霧罐上方壓力會隨著時間遞減，噴霧效果也隨著遞減。 8-1-8稀有氣體在生活中的應用 氦大概是應用最廣的稀有氣體，他最為人所知的用途是氣球會飛船，這是利用它密度比空氣小及不可燃的特性。氫的密度（0.09g/L）比氦還小，因為裝備容易（金屬加酸或把電池丟到水裡就成），也遠比氦便宜，但是氫的可燃性及爆炸性使他成為非常危險的氣體，因此政府規定鋼瓶應整支漆成大紅色，由於氦比氮不溶於水（血液主要成分），現代潛水夫吸的是俗稱雞尾酒的氧20%、氦80%的混合氣體，以避免潛水夫病及氮氣麻醉症。液態氦的正常沸點是-268.6℃，只比絕對零度高4.6℃。氦的另外一個用途是超低溫冷凍劑，許多科學實驗如高磁場核磁共振儀就必須利用液態氦來維持超導磁體所需的低溫。 普通鎢絲燈泡是將很細的鎢絲裝在玻璃泡內，抽去空氣再充以不易發生化學變化的氮或氬。通電後，電硫通過鎢絲，鎢絲充當電阻，因此產生熾熱（約2,500℃），而發出光，鎢絲的熔點雖然很高（3,407℃），但在高熱狀態下仍會昇華，所產生的鎢蒸汽會凝結在較冷的燈泡內壁，這樣一來遮斷鎢絲所發出了的光，二來鎢絲越來越細，終於燒斷，所以一個燈泡發黑，通常