气体

物理和化学中的气态是热力学中仅次于液态 和固态的三种状态之一。 气体是流体，这意味着它们具有流动能力并且不抵抗改变其形状，尽管它们具有粘度。与液体不同，气体是自由的，不占据固定的体积，而是填充任何可用的空间。气体的动能是物质状态中第二重要的东西（仅次于等离子体）。由于气体动能的增加，气体分子 和原子倾向于占据它们可用的所有体积，甚至穿透多孔材料的屏障，并且这种情况随着它们的动能的增加而增加。人们有一种误解，认为分子之间的碰撞对于确定气体的压力是必要的，但事实是它们的随机速度足以确定其压力。分子间碰撞仅对化学反应很重要，因为碰撞理论解释了两种物质分子之间的相互作用。麦克斯韦-玻尔兹曼分布还描述了气体中分子速度的分布及其对温度的依赖性，并考虑了气体的热运动。 气体粒子的运动不同于接触的流体粒子的运动。当存在颗粒时，例如气体中的尘埃颗粒，我们发现它们以布朗运动移动，有时我们会在阳光和空气中灰尘的运动中看到这种情况。由于目前还没有技术使我们能够观察气体粒子（原子或分子）的运动，因此只有理论计算才能了解它们如何运动，但气体原子或由分子组成的气体的运动（氧）或氮，因为它们各自由两个键合原子组成，它与布朗运动不同。其原因是布朗运动涉及尘埃粒子在气体原子与其碰撞的影响下的运动。尘埃粒子通常由数十亿个原子组成。它以尖锐、随机的形状移动。

自1662 年罗伯特·波义耳 (Robert Boyle) 的发现以及在波义耳定律中阐述气体行为以来，热运动的发展以及对气体及其行为的理解推动了化学 和物理学的进步。然后，直到 19 世纪才取得快速进展，科学家能够对气体进行如下描述： 气体由大量颗粒组成，这些颗粒相对于它们的尺寸来说非常小并且相距很远。这导致气体占据的大部分体积是空的，这解释了气体的低密度。 气体粒子由于其快速、随机的运动而相互碰撞。随着温度升高，粒子的速度增加，碰撞加剧，碰撞速率增加。同时，气体粒子与容纳它们的容器壁发生碰撞，并以压力的形式出现在我们面前。碰撞是弹性的，这意味着气体的总能量没有损失。重要的是速度在粒子之间传递，就像台球的速度传递一样。 气体粒子在各个方向上进行持续、快速、随机的运动。 气体分子之间不存在吸引力或排斥力（假设气体是理想的）。

方程中用于表示压力的符号是“P”或“p”，SI 单位为帕斯卡。当我们放置气体容器时，术语压力（或绝对压力）是指气体施加到容器表面的每单位面积的平均力。在这种尺寸下，有时更容易想象气体分子沿直线移动直到与容器碰撞。容器中的气体粒子在碰撞过程中检测到的力就是粒子动量的变化。在碰撞期间，只有速度的法向分量发生变化。粒子平行于容器壁行进，因此它们的动量不会改变。因此，表面上的平均力必须是所有气体粒子碰撞的线性动量的平均变化。压力是分子施加在容器壁上的力的所有法向分量的总和除以壁表面积。

方程中用于表示温度的符号是 T，SI 单位为开尔文。气体粒子的速度与其绝对温度成正比，当气体粒子的速度随着超冷氮气的添加而减慢时，气球的体积会收缩。任何物理系统的温度都与共同构成气体系统的分子（分子和原子）的运动有关。在统计力学中，温度是粒子中存储的平均动能的度量。

方程中用于表示比容的符号是“V”，SI 单位为立方米每千克。

方程中用于表示密度的符号是 ρ(rho)，SI 单位为千克每立方米。