Frage:
Können Gase "nicht mischbar" sein?
ericksonla
2016-01-02 05:27:37 UTC
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Kennt jemand Beispiele für Gasgemische, die sich analog zu nicht mischbaren Flüssigkeiten in der Phase trennen?

Sie müssten extrem nicht ideal sein. Ich könnte vermuten, dass eines ein viel höheres Molekulargewicht als das andere haben muss und mindestens eines, wenn nicht beide signifikante intermolekulare Wechselwirkungen aufweisen müssten (obwohl von unterschiedlicher Art).

Kann ein "extrem nicht ideales Gas" immer noch als Gas bezeichnet werden? Man könnte argumentieren, dass eine Flüssigkeit eine Art extrem nicht ideales Gas ist. Abhängig davon, wie sehr Sie diesen Zustand entspannen, könnte irgendwann etwas funktionieren, aber bis dahin ähnelt es möglicherweise nicht mehr einem Gas.
Ich würde vermuten, dass Sie eine Phasentrennung erhalten könnten, wenn Sie sich dem kritischen Punkt einer (oder beider) der Flüssigkeiten nähern, wie Sie vorschlagen. Dies ist offensichtlich eine etwas flauschige Frage, aber ich bin neugierig auf Dinge, die ein Kind als Gas identifizieren würde.
Das ist ungefähr das, was ich dachte, Sie wollten mit Ihrer Frage versuchen. Leider bin ich mir in diesem Fall ziemlich sicher, dass es keine einfache Möglichkeit für Gase gibt, sich spontan in der Phase zu trennen. Daher müssen Sie wahrscheinlich einige ziemlich schwere Überlegungen anstellen (z. B. ein Photonengas, ein Plasma, etwas Äußeres) potenzielle, an sich quantenmechanische Effekte usw.), die nicht gerade intuitiv sind.
Nebenfrage haben Sie angenommen, dass das Molekulargewicht zwischen den Gasen unausgeglichen sein müsste. Wenn ich Flüssigkeiten betrachten würde, um zu erraten, ob sie mischbar sind, würde ich die Oberflächenspannung betrachten. Gibt es 2 Flüssigkeiten mit ähnlichen Oberflächenspannungen, die sich nicht vermischen? Gibt es Flüssigkeiten mit ähnlichen Gewichten, die sich mischen, nicht wahr? Ahh, hoppla, exzellenter Fragesteller. +1
Können Flüssigkeiten nicht mischbar sein? Sicher können sie. Was ist nun der Unterschied zwischen einem Gas und einer Flüssigkeit, wenn Sie ohne Übergang reibungslos von einem zum anderen gehen können - das heißt, wenn Sie um den kritischen Punkt herumgehen?
Fünf antworten:
A.K.
2016-01-02 06:31:06 UTC
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Gute Frage, aber es gibt keine nicht mischbaren Gase. Unmischbarkeit wird durch Oberflächenenergie / Spannung verursacht. Gase haben keine Oberflächen und daher keine Oberflächenspannung.

Mcruggs
2016-01-02 10:37:20 UTC
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Diese Frage bietet ein interessantes Gedankenexperiment. Die Reibung kommt mit dem "analog" Teil von "... analog zu nicht mischbaren Flüssigkeiten".

Sie könnten zum Beispiel fragen, ob Hunde analog zu Quallen sind ... aber die Antwort wäre "Ja und Nein."

Gase "setzen" sich auf planetaren Skalen ab. Helium kann (und wird) der Erdatmosphäre entkommen. Wenn Sie also eine Flasche herstellen würden, die groß genug ist, um die Erde im Inneren zu halten, wäre das Helium die "oberste Schicht".

Wenn wir jedoch an die Mischbarkeit von Flüssigkeiten denken, denken wir oft an die Wechselwirkungen zwischen diesen Moleküle, die eine Versammlung oder Trennung erzwingen (z. B. polare unpolare Wechselwirkungen) und keine schwerkraftbezogenen thermodynamischen Überlegungen. Wenn Sie ein Gas aus einem Gasgemisch komprimieren, haben Sie eine Flüssigkeit hergestellt oder ein Gas dazu gebracht, sich nach dem Grahamschen Gesetz zu trennen.

Wenn wir meinen, Mischbarkeit als Eigenschaft von Substanzen, sich in allen Anteilen zu mischen . Dann können wir ja Gase in einer Flasche im Standardzustand mischen. Daltons Gesetz würde gelten.

Wenn wir Mischbarkeit als eine strenge Homogenität meinen, die nur unter Ruhebedingungen gesehen wird, dann ist wirklich nichts absolut mischbar.

Aber ... ich liebe deine Frage und habe einige lustige Artikel recherchiert.

Überprüfen Sie die atmosphärische Konzentration und vertikale Struktur, es ist faszinierend! http://ruc.noaa.gov/AMB_Publications_bj/2009%20Schlatter_Atmospheric%20Composition%20and%20Vertical%20Structure_eae319MS-1.pdf

Es könnte Sie auch interessieren, einige Artikel zum Absetzen von Gemischen nachzuschlagen. http://webserver.dmt.upm.es/~isidoro/bk3/c07/Mixture%20settling.pdf

Ich hoffe, dies ist nützlich für Sie!

Zufälliger Quatsch. Gase mischen sich unter praktisch allen Bedingungen perfekt, außer in Ultrazentrifugen und> 100 km. Ebenso mischbare Flüssigkeiten.
porphyrin
2016-07-09 14:10:05 UTC
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Die Zusammensetzung eines Gasgemisches beruht auf der Schwerkraft, die sich trennt und mit der sich vermischenden thermischen Bewegung konkurriert. Gase sind vollständig mischbar, aber das bedeutet nicht, dass die Konzentration in einem Gemisch gleichmäßig sein muss. Beide Gase haben eine niedrigere Konzentration, aber der Gradient ist für das leichtere Gas geringer, so dass Wasserstoff in einem Raum fast gleichmäßig verteilt ist, aber Chlor wird in Bodennähe weitaus konzentrierter sein, aber versuchen Sie es nicht mit Wasserstoff und Chlor Sie explodieren in starkem Licht!

Matt
2017-04-26 01:07:43 UTC
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Ja. Nicht unter Standardbedingungen, sondern bei erhöhten Temperaturen und Drücken kann es zu einer Gas-Gas-Unmischbarkeit kommen. Weitere Informationen finden Sie unter Flüssigkeiten und flüssige Gemische von Rowlinson. Einige Beispiele umfassen Argon + Ammoniak, Methan + Ammoniak, Ethan + Wasser, Kohlendioxid + Wasser und Benzol + Wasser.

Bei den Drücken, bei denen diese auftreten, sind die Dichten mit Flüssigkeiten vergleichbar, aber die Temperatur liegt über der kritischen Temperatur beider Komponenten, sodass das Gas-Gas-Gleichgewicht ein geeigneter Begriff ist.

Timothy
2017-11-23 04:39:02 UTC
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Diese Antwort ist nicht ganz meine eigene und verwendet einige Ideen aus Mcruggs 'Antwort. Ich denke, dass bei 21 ° C und 1 Atmosphäre die Antwort Nein lautet, aber es könnte möglich sein, wenn entweder der Druck 800 Atmosphären oder die Temperatur 3 K beträgt. Selbst wenn ein Gas bei dieser Temperatur und diesem Druck genau seinen Siedepunkt hat, Seine Atome werden immer noch weit voneinander entfernt sein, da gemäß der Nelson-Chemie 11 sein Volumen für eine gegebene Menge und einen bestimmten Druck linear mit seiner Kelvin-Temperatur und nicht mit der Menge über seinem Siedepunkt variiert. Sie können 2 Gase haben, die sich nicht in jedem Verhältnis mischen können, weil sie beim Mischen miteinander reagieren, aber keine zwei Gase neigen dazu, eine scharfe Oberfläche zwischen sich zu haben und sich im Löslichkeitsgleichgewicht miteinander zu befinden. Da die Moleküle so weit voneinander entfernt sind, sind ihre Anziehungskräfte zueinander vernachlässigbar. Wenn also zwei Gase, die nicht miteinander reagieren, zu einem Behälter zusammengefügt werden, übersteigt die Tendenz der Moleküle zur Diffusion die Tendenz der Moleküle zu Molekülen erheblich Moleküle des gleichen Typs anzuziehen, selbst wenn die Gase das polare HCl und das unpolare He-Gas sind. Laut Bubbles Antwort unter https://physics.stackexchange.com/questions/76842/the-statistical-nature-of-the-2nd-law-of-thermodynamics lautet der zweite Hauptsatz der Thermodynamik wahrscheinlich kein absolutes Gesetz. Die Aussage, dass sich alle Gase, die beim Mischen in einem geschlossenen Behälter bei dieser Temperatur nicht miteinander reagieren oder kondensieren, nahezu gleichmäßig vermischen, was sich aus dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ableiten lässt, stellt sich ohnehin als richtig heraus. Aufgrund der Schwerkraft kann der Anteil jedes Gases mit der Höhe mit einer wirklich geringen Geschwindigkeit kontinuierlich variieren. Wenn Sie mit einem heterogenen Gemisch von Gasen unterschiedlicher Dichte beginnen, könnte das dichtere Gas in naher Zukunft auf den Boden sinken, aber sie diffundieren schließlich gleichmäßig ineinander, genau wie in meinem Video unter https: // www. youtube.com/watch?v=ay0mJHPvj88 kann Tee nach kurzer Zeit auf den Boden einer Tasse heißem Wasser sinken, diffundiert aber schließlich gleichmäßig ins Wasser.



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