首页 › 答案 › 题库 › 百万个为什么

物质为什么能够在液态氮的极寒温度下保持固态,而在液态氦的极低温度下却变成气体?

物质为什么能够在液态氮的极寒温度下保持固态,而在液态氦的极低温度下却变成气体?
参考答案:物质在液态氮和液态氦中的状态变化,主要与物质的分子间作用力和临界温度有关。
液态氮的沸点大约是-196°C,而液态氦的沸点则非常低,大约是-269°C。以下是造成这种现象的几个原因:
1.分子间作用力:物质在液态时,分子间存在一定的吸引力,这种吸引力称为分子间作用力。在液态氮中,分子间作用力相对较弱,因为氮分子(N2)是双原子分子,分子间作用力主要是范德华力,这是一种较弱的吸引力。在液态氮的温度下,分子间作用力足以维持液态状态。
2.临界温度:每种物质都有一个特定的临界温度,在这个温度以上,无论施加多大的压力,物质都不能被液化。液态氮的临界温度大约是-146°C,这意味着在-196°C的液态氮温度下,分子间作用力足以保持液态状态。
3.液态氦的特殊性:液态氦是一种非常特殊的物质,它具有量子性质。在接近绝对零度时,氦原子之间的作用力变得非常强,这种作用力被称为范德瓦尔斯力。当温度降低到液态氦的沸点以下时,这种作用力变得非常强大,以至于在常规的压力下,氦原子无法继续保持液态,而是直接从液态转变为气态。
综上所述,物质在液态氮的极寒温度下保持固态,而在液态氦的极低温度下变成气体,是因为液态氮的分子间作用力足以在低温下维持液态,而液态氦在接近其沸点时,分子间作用力变得非常强,使得物质在常规压力下无法保持液态。