A.LÍ THUYẾT
I. Khí thực và khí lí tưởng.
– Khí thực ( khí tồn tại trong thực tế) chỉ tuân theo gần đúng các định luật Bôi – lơ – Mariot và Sac lơ.
– Khí lý tưởng ( mẫu khí trong lý thuyết) là khí tuân theo đúng các định luật về chất khí.
– Ở nhiệt độ và áp suất thông thường, khí thực gần giống khí lí tưởng.
II. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng.
Một lượng khí chuyển từ trạng thái 1 (p1, V1, T1) sang trạng thái 2 (p2, V2, T2) qua trạng thái trung gian (1′) (p’, V2, T1) , ta được:
hằng số là phương trình trạng thái khí lý tưởng
III. Quá trình đẳng áp.
1. Quá trình đẳng áp.
Quá trình đẳng áp là quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi.
2. Liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng áp.
Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối
V~hằng số hay
3. Đường đẳng áp.
Đường biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ khi áp suất không đổi gọi là đường đẳng áp.
Dạng đường đẳng áp :
|
Hệ tọa độ OVT |
Hệ tọa độ pOT |
Hệ tọa độ pOV |
4.Độ không tuyệt đối.
– Nhiệt giai KelVin là thang nhiệt độ bắt đầu từ 0 K.
– 0K được gọi là độ 0 tuyệt đối. Đây là nhiệt độ thấp nhất của khối khí.
B.BÀI TẬP
DẠNG 1: BÀI TẬP QUÁ TRÌNH ĐẲNG ÁP ( ĐỊNH LUẬT GAY – LUY – XẮC)
Phương pháp
– Liệt kê hai trạng thái 1( V1, T1) và trạng thái 2 ( V2, T2)
– Sử dụng định luật Gay – luy- xắc:
Chú ý: khi giải thì đổi toC ra T(K)
T(K) = toC + 273
DẠNG 2: PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÍ TƯỞNG
Phương pháp
– Bài tập phương trình trạng thái lí tưởng cơ bản:
+ Liệt kê ra 2 trạng thái 1 ( p1,V1,T1) và 2 (p2,V2,T2).
+ Áp dụng phương trình trạng thái:
-Bài tập phương trình trạng thái của khí lí tưởng có đồ thị
Nhìn vào đồ thị, phân tích các quá trình biến đổi sau đó áp dụng các công thức của các định luật liên quan.
– Định luật này áp dụng cho lượng khí có khối lượng và áp suất không đổi.
I. KHÍ THỰC VÀ KHÍ LÍ TƯỞNG
- Khí lí tưởng tuân theo đúng các định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt và Sác-lơ, còn khí thực chỉ tuân theo gần đúng các định luật này.
- Khi không yêu cầu độ chính xác cao, ta có thể áp dụng các định luật về chất khí lí tưởng để tính áp suất, thể tích và nhiệt độ của khí thực.
II. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG (HAY PHƯƠNG TRÌNH CLA-PE-RÔN)
\(pV = nRT = \frac{m}{M}RT\)
Trong đó:
+ \(p\): áp suất chất khí \(\left( {Pa} \right)\)
+ \(V\): thể tích chất khí \(\left( {{m^3}} \right)\)
+ \(R\): hằng số của các khí \(\left( {R = 8,31{\rm{ }}J/mol.K} \right)\)
+ \(m\): khối lượng chất \(\left( g \right)\)
+ \(M\): khối lượng mol phân tử chất khí \(\left( {g/mol} \right)\)
+ \(T\): nhiệt độ tuyệt đối \(\left( K \right)\)
III - ĐỊNH LUẬT GAY LUY - XÁC
1. Quá trình đẳng áp
Quá trình đẳng áp là quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi
2. Định luật Gay Luy-xác
Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.
\(V \sim T \to \frac{V}{T} = h/s\)
IV - ĐƯỜNG ĐẲNG ÁP
Đường đẳng áp là đường biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ khi áp suất không đổi.
Trong hệ tọa độ (V, T) đường đẳng áp là đường thẳng kéo dài đi qua gốc tọa độ.
Video mô phỏng đồ thị p-V-T của phương trình trạng thái khí lí tưởng
V. ĐỘ KHÔNG TUYỆT ĐỐI
- Từ hình vẽ trên, ta thấy khi nhiệt độ dưới 0 K thì thể tích có giá trị âm, đây là điều không thể thực hiện được.
- Ken-vin đã đưa ra một nhiệt giai bắt đầu bằng nhiệt độ 0 K và 0 K gọi là độ không tuyệt đối.
Sơ đồ tư duy về phương trình trạng thái của khí lí tưởng
Phương trình trạng thái khí lý tưởng là một phương trình thể hiện mối liên hệ giữa các đại lượng áp suất, thể tích, và nhiệt độ của một khối khí lý tưởng nằm trong cân bằng nhiệt động lực học. Nó cũng được sử dụng như là một cách đơn giản để ước lượng hành vi của khối khí trong các điều kiện khác nhau, mặc dù vẫn còn một số hạn chế. Người đầu tiên viết ra phương trình này là Benoit Clapeyron vào năm 1834 như một sự kết hợp kinh nghiệm của định luật Boyle, định luật Charles và định luật Avogadro.[1] Phương trình này có dạng:
p
V
=
n
R
T
{\displaystyle pV=nRT}
với
p {\displaystyle p}Trong hệ đo lường quốc tế, p đo bằng pascal, V đo bằng mét khối, T đo bằng kelvin và n đo bằng mol thì hằng số R là:
8.314462 [ m 3 ⋅ P a ⋅ m o l − 1 ⋅ K − 1 ] {\displaystyle 8.314462\left[m^{3}\cdot Pa\cdot mol^{-1}\cdot K^{-1}\right]}Trong hệ đo lường khác, giá trị của R cũng hay được dùng là
22.4
273
≈
0.0821
[
l
⋅
a
t
m
⋅
m
o
l
−
1
⋅
K
−
1
]
{\displaystyle {\frac {22.4}{273}}\approx 0.0821\left[l\cdot atm\cdot mol^{-1}\cdot K^{-1}\right]}
Phương trình này chỉ là gần đúng cho các khí thực. Nó sẽ chính xác hơn nếu khí thực nằm trong trạng thái gần với khí lý tưởng, như cho các khí đơn nguyên tử, ở nhiệt độ cao và áp suất thấp. Phương trình này bỏ qua kích thước của các hạt trong chất khí so với toàn bộ thể tích của khí, cũng như bỏ qua tương tác giữa các hạt, ngoài tương tác va chạm đàn hồi tại khoảng cách vô cùng nhỏ giữa chúng. Với khí thực các phương trình trạng thái khác như phương trình Van der Waals có tính đến các hiệu ứng kể trên và chính xác hơn.
- Phương trình trạng thái
- Khí lý tưởng
- ^ Clapeyron, E (1834). “Mémoire sur la puissance motrice de la chaleur”. Journal de l'École Polytechnique (bằng tiếng Pháp). XIV: 153–90. Facsimile at the Bibliothèque nationale de France (pp.153–90).