bai giang nhiet hoc chuong 1 chat khi

NỘI DUNG CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN  THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ  PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÍ TƯỞNG  CÁC ĐỊNH LUẬT THỰC NGHIỆM VỀ KHÍ LÍ TƯỞNG  KHÍ THỰC... CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN N

NỘI DUNG

 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

 THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ

 PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÍ TƯỞNG

 CÁC ĐỊNH LUẬT THỰC NGHIỆM VỀ KHÍ LÍ TƯỞNG

 KHÍ THỰC

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

 Nhiệt học: là phần Vật lý học nghiên cứu các quá trình xảy ra bên trong vật, ví dụ quá trình nóng chảy, bay hơi khi bị đốt nóng, …

 Chuyển động nhiệt: Chuyển động hỗn loạn của các phân tử cấu thành vật

 Áp suất: là độ lớn của lực dF tác dụng trên một đơn vị diện tích theo hướng vuông góc với diện tích dS

Áp suất của khí tỉ lệ với động năng (nhiệt độ) và mật độ phân tử khí

 động năng càng lớn đập vào diện tích dS càng nhiều áp suất càng lớn

 mật độ các phân tử khí càng lớn khả năng va chạm với diện tích dS càng cao áp suất càng lớn

=

=

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

 Nhiệt độ: để định lượng mức độ nóng hay lạnh của vật

 Nhiệt độ: là đại lượng vật lý, đặc trưng cho tính chất vĩ mô của vật hay hệ vật, thể hiện mức độ nhanh, chậm của chuyển động hỗn loạn của các phân tử của vật hay

hệ vật đó

 Sự cân bằng nhiệt: hai vật A, B nóng khác nhau, tiếp xúc với nhau Khi hai vật nóng như nhau (cùng nhiệt độ)  cân bằng nhiệt.

 Nhiệt giai: Celsius, Fahrenheit và Kelvin

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

 Nhiệt giai Celsius: kí hiệu oC

Lấy điểm tan của nước đá và điểm sôi của nước (1 atm) là 0 oC và 100

oC Sau đó chia đều khoảng này ra thành 100 phần bằng nhau Mỗi

phần là 1 oC

 Nhiệt giai Fahrenheit: kí hiệu oF

Lấy điểm tan của nước đá và điểm sôi của nước (1 atm) là 32 oF và

212 oF Sau đó chia đều khoảng này ra thành 180 phần bằng nhau Mỗi

phần là 1 oF ( https://en.wikipedia.org/wiki/Fahrenheit )

 Nhiệt giai Kelvin (nhiệt giai tuyệt đối): kí hiệu K

T = t0C + 273,15 hoặc T = t0C + 273

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

0 0





t C (t F 32) hay t F t C 32

THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ

 Vật chất được cấu tạo từ những hạt rất nhỏ, gọi là phân tử.

 Các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng.

 Các phân tử tương tác với nhau bằng các lực hút và lực đẩy

 Chuyển động và tương tác của các phân tử tuân theo các định luật

cơ học của Newton

Thuyết Động Học Phân Tử không những giải thích được các hiện

tượng nhiệt của các chất như: khuếch tán, truyền nhiệt, dẫn nhiệt,

bay hơi, ngưng tụ, … , mà còn là cơ sở để nghiên cứu về các quá

trình biến đổi trạng thái của khí.

 Khí lý tưởng có các đặc tính sau:

 Một khối khí bất kì gồm vô số các phân tử

 Các phân tử có kích thước rất nhỏ so với khoảng

cách giữa chúng, và được coi là những chất điểm

 Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng

và chỉ tương tác với nhau khi va chạm vào nhau

 Va chạm giữa các phân tử khí với nhau hay với thành

bình là hoàn toàn đàn hồi

THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ

 n0 là nồng độ phân tử khí = số phân tử khí trong một đơn vị thể tích (m– 3)

 là động năng trung bình của các phân tử khí, jun (J);

 p là áp suất của khí (N/m2)

 k = 1,38 x 10-23 (J/K) hằng số Boltzmann; T là nhiệt độ Kelvin

Phương trình trên diễn tả mối quan hệ giữa áp suất – đại lượng vĩ mô, đặc trưng cho tác dụng tập thể của các phân tử – với mật độ và động năng trung bình của các phân tử khí, là các đại lượng vi mô, đặc trưng cho sự phân bố và chuyển động của các phân tử

THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ

2

3

K

PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÍ TƯỞNG

 Trạng thái của một khối khí lý tưởng xác định được mô tả bởi các thông số vĩ mô như nhiệt độ T, áp suất p và thể tích V Các thông số đó được gọi là các thông số trạng thái Phương trình diễn tả mối quan hệ giữa các thông số trạng thái, được gọi

là phương trình trạng thái khí lý tưởng (phương trình Mendeleev – Clapeyron)

m

pV  nRT  RT

 Với 1 khối khí; m và n = const

2

2 2

1

1 1

T

V p T

V p



T

pV

= const

CÁC ĐỊNH LUẬT THỰC NGHIỆM VỀ KHÍ LÍ TƯỞNG

 Định luật Boyle-Mariotte

Tại một nhiệt độ nhất định, áp suất và thể tích của một khối khí xác định tỉ lệ nghịch với nhau

CÁC ĐỊNH LUẬT THỰC NGHIỆM VỀ KHÍ LÍ TƯỞNG

 Định luật Gay-Lussac Khi V = const

2

2 1

1

T

p T

p hay const

T

p





Tại một thể tích nhất định, áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của một khối khí xác định tỉ lệ thuận với nhau.

CÁC ĐỊNH LUẬT THỰC NGHIỆM VỀ KHÍ LÍ TƯỞNG

 Định luật Charles:

Khi p = const

2

2 1

1

T

V T

V hay

const T

V





ở một áp suất nhất định, thể tích và nhiệt độ tuyệt đối của một khối khí xác định tỉ lệ thuận với nhau

CÁC ĐỊNH LUẬT THỰC NGHIỆM VỀ KHÍ LÍ TƯỞNG

 Định luật Dalton Xét một bình kín chứa một hỗn hợp gồm N chất khí khác nhau Gọi n1, n2, …, nN là

nồng độ tương ứng của các khí thành phần thì nồng độ của hỗn hợp khí trong bình

là n = n1 + n2 + … + nN

Áp suất của hỗn hợp khí trong bình:

p = nkT = (n1 + n2 + n3 + … + nN)kT Hay p = n1kT + n2k + n3kT + … + nNkT

= p1 + p2 + … + pN

Áp suất của một hỗn hợp khí bằng tổng các áp suất riêng phần của các khí thành phần tạo nên.

KHÍ THỰC

Trên thực tế, các phân tử khí luôn có kích thước và chúng luôn

tương tác với nhau bằng các lực hút hoặc lực đẩy

phương trình trạng thái trên chỉ là gần đúng nếu áp dụng

cho khí thực

Với áp suất không quá lớn và nhiệt độ đủ cao thì sự sai lệch là

không đáng kể

Tuy nhiên, khi tăng áp suất và giảm nhiệt độ, sự sai lệch là đáng

kể.

2

a '

V

Khí thực tuân theo các phương trình trạng thái này được gọi là khí Vander Waals

phương trình Van der Waals

CÁC ĐỊNH LUẬT THỰC NGHIỆM VỀ KHÍ LÍ TƯỞNG