Нахождение приблизительного расстояния между молекулами в газе

У меня есть проблема, чтобы понять, почему приведенный ниже вывод можно использовать для нахождения расстояния между молекулами:

Этот пример является приблизительным. Мы должны найти среднее расстояние между молекулами в воздухе, и в первом приближении принять, что воздух состоит только из Н 2 (Я знаю, что это только около 78% Н 2 , но это только приблизительно).

Атомный номер Н равно 14, что дает молекулярную массу

2 14 ты 46 10 27 кг

где ты представляет единицу атомной массы: ты 1,66 10 27 кг .

Плотность воздуха определяется как: р воздух 1,3 кг / м 3 .

Поэтому объем, занимаемый 1 молекулой, можно записать как

В молекула "=" м Н 2 р воздух 35 10 27 м 3 .

Затем мы делаем упрощение, что объем, занимаемый одной молекулой, можно рассматривать как куб, что дает тогда среднее расстояние между молекулами

г молекулы ( В молекула ) 1 3 3 10 9 "=" 3 нм .

Поскольку типичный размер молекулы составляет около 1,5 нм , это означает, что есть много места для сжатия молекул газа.

Моя проблема в том, что я не понимаю, как мы можем говорить, что найденный нами объем — это занимаемый объем, а не действительный объем частиц. Это использовалось, чтобы показать, что между частицами большое расстояние, что облегчает их сжатие, но я не понимаю, почему ответ 3 нм не является фактическим «диаметром» куба частиц. Фактический ответ для размера молекулы был 1,5 нм , и это было использовано, чтобы показать, что у нас было около 1,5 нм пустотного пространства между частицами.

Я совершенно потерялся, читая ваш вопрос... Не могли бы вы перефразировать, что вызывает у вас проблемы? Вам интересно, почему газ занимает больше места, чем плотно упакованные молекулы?
Да, я не понимаю, почему мы не находим объем молекул (без пустого пространства), когда берем массу молекулы, деленную на плотность.
Плотность (массовая) воздуха - это масса воздуха на единицу объема воздуха. Этот объем включает в себя как молекулы, так и пустое пространство.
Да это правда. Теперь я понимаю, почему мы находим объем молекулы. Спасибо.
Зачем считать молекулу кубом? Почему не сфера?

Ответы (1)

Молекулы не такие большие.

Плотность воздуха при 1 Атм и 20°С равна 2,5 × 10 25 м 3 . Таким образом, средний интервал, используя метод вашего учителя , составляет около ( 2,5 × 10 25 ) 1 / 3 "=" 3.4 нм.

Радиус молекулярного азота составляет 0,2 нм. Таким образом, диаметр составляет около 0,4 нм. Значит, только о ( 0,4 / 3.4 ) 3 "=" 0,0016 часть объема воздуха заполнена молекулами. Воздух — это абсолютно пустое пространство.

Альтернативный расчет

Давайте посчитаем это снова, не используя подход молекул на сетке.

Используя радиус Ван-де-Ваальса, объем молекулы азота равен

В "=" 4 3 π р 3 "=" 4 3 π ( 0,2 × 10 9 м ) 3 "=" 4 × 10 29  м 3

Чтобы узнать, сколько воздуха занято молекулами, мы можем умножить количество молекул в единице объема на объем молекулы:

н × В "=" 2,5 × 10 25  м 3 × 4 × 10 29  м 3 "=" 0,001 "=" 0,1 %

Другими словами, только 0,1% объема воздуха состоит из молекул. Остальные 99,9% — пустое место.

похоже на то, как когда кто-то указывает на ваше дыхание, и оно внезапно становится сознательным, теперь я чувствую, что задыхаюсь в вакууме воздуха вокруг меня... ;-)
Является ли это пустое пространство эквивалентным вакууму?