气体
qì tǐ
气体是一种没有固定形状或体积的物质状态；其粒子快速而独立地运动，能扩散并充满任何容器。
Definition
气体是一种既没有确定形状、也没有确定体积的物质状态，因为它的粒子拥有足够的能量克服彼此之间的吸引力，能够自由高速运动，扩散并充满任何容器，并通过与器壁碰撞而产生压强。气体的压强会随温度升高、气体量增多以及体积缩小而增大；在分子层面，热运动的动能远远超过分子间的吸引力，因此粒子在两次短暂碰撞之间沿直线运动。理想气体状态方程 $PV = nRT$ 把压强、体积、摩尔数和温度联系起来，适用于低压高温、粒子体积和分子间吸引力可忽略不计的气体；范德华方程则对这两者都做了修正；分子动理论正是从粒子运动出发推导出这些定律，并给出均方根速率 $v_{rms} = \sqrt{3RT/M}$。
Example
房间里的空气会充满每一个角落，气球内部的气体扩散时，会向各个方向均匀地向外推压器壁；一袋密封的薯片带到山上会鼓起来，因为外部气压下降，使袋内的气体得以膨胀；打气筒在压缩空气时会因挤压而发热。任何理想气体在 $0^\circ\text{C}$、$1\text{ atm}$ 下，一摩尔都占据 $22.4\text{ L}$ 的体积；在 $25^\circ\text{C}$ 下，氧分子（$M = 0.032\text{ kg/mol}$）的 $v_{rms} \approx 482\text{ m/s}$，比声速还快，但一种气味要传遍整个房间仍需要几分钟，因为途中要经历数量极其庞大的碰撞。
Key Insight
大多数气体虽然看不见，却仍然有重量，这就是为什么一个装满空气的气球比空气球更重；液态水在 $100^\circ\text{C}$ 沸腾变成水蒸气时，体积会膨胀约 $1{,}700$ 倍，因为气体粒子之间大多是空旷的空间。同样的 $22.4\text{ L}$ 能装下任何一种气体的一摩尔，无论这种气体究竟是什么，因为气体的体积取决于粒子的数目和运动状态，而不是粒子的种类；阿伏伽德罗正是基于这一点提出假说，最终让化学家们得以推算出分子式。