空气(一)
搞懂空气是什么、压强从何而来、气体如何被压缩
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空气(一)
搞懂空气是什么、压强从何而来、气体如何被压缩
用体积分数描述空气成分
上一节我们了解了空气是多种物质的混合物。那『空气中氮气约占 78%』这个数字,是按什么算出来的?化学家为什么偏偏用体积,而不是质量?
78 个红气球占总空间 78%,因为每个气球占据的空间相同
通过燃烧消耗氧气测定含量
上一页我们说氧气约占空气的 1/5——这个数字怎么来的?18 世纪化学家没仪器,就用一招:让红磷在密闭容器里燃烧,把氧气「吃」光,再算体积差。
杯里少掉的水量就等于喝掉的量——同理,瓶内气体少了多少,进入瓶中的水就有多少
根据燃烧现象判断气体是否
上一页我们用燃烧把氧气消耗掉来测含量,反过来——燃烧现象本身也能告诉我们某种气体『养不养得起火』。这就是氧气检验的底层逻辑。
扇风送氧气火更旺,盖被隔绝氧气火就灭
阅读和解读空气质量日报
我们已经知道空气里有氧气、氮气,但城市里的空气还混进了不少杂质。怎么判断今天的空气能不能放心深呼吸?这就要看空气质量日报。
多项指标压成一个综合分,再按等级给出行动建议
用图表表示空气质量变化
上节课你会读单日的空气质量日报了。但如果想看一周甚至一个月空气是变好了还是变差了,光靠一串数字可不够——这时候就需要图表来帮忙。
横轴都是时间、纵轴都是指标,曲线起伏都能一眼看出「健康」或「污染」状况
空气
上页我们用数字描述了空气——78%、21%……但这些数字背后,空气到底是什么?你呼吸时感觉到风、用气筒打气时感到阻力,说明它不是「空」的,而是真实存在的物质。
球员各司其职组成球队,气体各司其职组成空气,整体表现不等于个体简单叠加
空气的成分
你每呼吸一次,吸进的气体里其实'五颜六色'——不全是氧气,也不全是同一种东西。上页我们学了用体积分数衡量成分,这页来看看空气里到底装了些什么。
78 人对应氮气,21 人对应氧气,剩 1 人按比例分稀有气体和二氧化碳
纯净物
用体积分数描述空气时,氮气七八成、氧气二成出头——比例的存在本身就说明空气是混合物。反过来想:如果一种物质从头到尾只有一种成分,会是什么样的?这就是今天我们要建立的'纯净物'概念。
通体只有 Au 一种物质,密度熔点都固定;18K 金混入铜锌就成了混合物
混合物
上一页我们看到空气里有氮气、氧气、二氧化碳等多种气体——它们是「混在一起」还是「化合在一起」?这就引出了混合物。
苹果丁、香蕉片混在一起,每种水果保持自己味道,可以挑出来
氧气
上一页我们用燃烧法测出氧气约占空气体积的 21%,那氧气本身到底是什么样的物质?它为什么能让燃烧发生得更剧烈?
燃烧是氧气和可燃物的双人舞,缺一个舞伴都跳不成
氮气
上页我们画出了空气的成分饼图——氧气占 21%,那剩下那块最大的 78% 是什么?它就是今天的主角:氮气。
人数最多(78%),平时不主动「发言」(不参与反应),需要稳定氛围时反而靠它撑场
稀有气体
灯泡里充的气能保护灯丝,霓虹灯五颜六色的光来自哪里?答案都藏在一群'懒得搭理别人'的气体里——稀有气体。
电梯满员后再挤不进人;电子已满的稀有气体也很难再和其他原子结合
空气是混合物
我们已经知道,空气成分可以用体积分数来描述;那么这些成分是固定结合,还是以不同比例共存呢?
汤中的盐、蔬菜和肉彼此共存、比例可调;空气中的多种成分也以类似方式共处。
本节要点
- ✓气体成分用体积分数描述,因体积比直接对应测量手段
- ✓定量实验核心:让目标气体参与可观测反应
- ✓燃烧现象的差异是鉴别气体身份的关键证据
- ✓空气质量关注污染物,氮氧比例近乎恒定
- ✓数据可视化比单看数值更能发现变化趋势
课后思考
请先合上参考答案区独立思考,再对照验证思路。
参考答案混合物由多种物质混合而成,各成分保持原有性质,组成不固定。空气由氮气、氧气、稀有气体等混合,体积分数由实验测得,无固定化学式。
参考答案炒菜主要增加PM2.5与VOCs等颗粒物与挥发性有机物;冬季紧闭门窗使CO₂、甲醛等室内污染物因通风差而累积。来源不同决定污染物种类不同。
参考答案仍需调配。人体呼吸需持续供给约21%的氧气并排出CO₂,过高会氧中毒,过低会缺氧。体积分数由生理需求决定,与地点无关。