Thuyết động học phân tử cho biết bản chất của nhiệt chính là sự chuyển động hỗn loạn của các phân tử, đánh đổ hoàn toàn các quan điểm về chất nhiệt trước đó. Nó giải thích thỏa đáng mọi hiện tượng và tính chất nhiệt của các chất. Từ phương trình cơ bản [7.1], ta tìm được phương trình trạng thái khí lí tưởng, kiểm nghiệm lại các định luật thực nghiệm về chất khí trước đó.
Bạn đang xem: Phương trình trạng thái khí lý tưởng
1. Phương trình trạng thái khí lí tưởng
Trạng thái của một hệ vật lý được mô tả bởi các thông số – gọi là thông số trạng thái. Thông số nào đặc trưng cho tính chất vi mô của hệ thì ta gọi đó là thông số vi mô; thông số nào đặc trưng cho tính chất vĩ mô của hệ thì ta gọi đó là thông số vĩ mô.
Trạng thái của một khối khí lí tưởng có thể được mô tả bởi các thông số vĩ mô: nhiệt độ T, áp suất p và thể tích V. Phương trình diễn tả mối quan hệ giữa các thông số đó, được gọi là phương trình trạng thái lí tưởng. Ta có thể tìm được mối quan hệ này từ phương trình cơ bản của thuyết động học phân tử [7.1].
Thật vậy: Nếu gọi n là nồng độ [mật độ] phân tử khí thì số phân tử khí chứa trong thể tích V là: \[ N = nV \].
Từ [7.4], suy ra: \[ p.V=nkT.V=NkT=\frac{N}{{{N}_{A}}}{{N}_{A}}kT \], với NA là số phân tử chứa trong một mol khí [ \[ {{N}_{A}}=6,{{02.10}^{23}}\text{ }mo{{l}^{-1}} \] do nhà Bác học Avogadro xác lập nên được gọi là số Avogadro]; \[ \frac{N}{{{N}_{A}}}=\frac{m}{\mu } \] = số mol khí.
Vậy: \[ pV=\frac{m}{\mu }RT \] [7.6]
trong đó, R là hằng số khí lí tưởng:
\[R=k.{{N}_{A}}=1,{{38.10}^{-23}}.6,{{02.10}^{-23}}=8,31\text{ }\left[ J.mo{{l}^{-1}}.{{K}^{-1}} \right]\]\[=0,082\text{ }\left[ atm.lit.mo{{l}^{-1}}.{{K}^{-1}} \right]=0,084\text{ }\left[ at.lit.mo{{l}^{-1}}.{{K}^{-1}} \right]\]
Phương trình [7.6] được gọi là phương trình Mendeleev – Clapeyron. Đó chính phương trình trạng thái của một khối khí lí tưởng bất kì.
Đối với một khối khí xác định [m = const], ta có: \[ \frac{pV}{T}=const \] [7.7]
Vậy, với một khối khí xác định, khi biến đổi từ trạng thái [1] sang trạng thái [2] thì: \[ \frac{{{p}_{1}}{{V}_{1}}}{{{T}_{1}}}=\frac{{{p}_{2}}{{V}_{2}}}{{{T}_{2}}} \] [7.8]
[7.7] và [7.8] là các phương trình trạng thái của một khối khí lí tưởng xác định.
2. Các định luật thực nghiệm về chất khí
Từ [7.7] ta có thể tìm lại các định luật thực nghiệm về chất khí.
Xem thêm: Phân Biệt Công Ty Trách Nhiệm Hữu Hạn Và Công Ty Cổ Phần, Phân Biệt Công Ty Tnhh Và Công Ty Cổ Phần
a] Định luật Boyle – Mariotte
Khi \[ T = const \], từ [7.7], suy ra: \[ pV = const \] [7.9]
Hay p1V1 = p2V2 [7.9a]
Vậy, ở nhiệt độ nhất định, áp suất và thể tích của một khối khí xác định tỉ lệ nghịch với nhau.
Đường biểu diễn áp suất p biến thiên theo thể tích V khi nhiệt độ không đổi được gọi là đường đẳng nhiệt. Đường đẳng nhiệt là một đường cong Hyperbol. Với các nhiệt độ khác nhau thì đường thẳng nhiệt cũng khác nhau. Đường nằm trên có nhiệt độ cao hơn đường nằm dưới [T2 > T1] [hình 7.3].
b] Định luật Gay Lussac
Khi \[ p = const \], từ [6.7] suy ra: \[ \frac{V}{T}=const \] hay \[ \frac{{{V}_{1}}}{{{T}_{1}}}=\frac{{{V}_{2}}}{{{T}_{2}}} \] [7.10]
Vậy, ở áp suất nhất định, thể tích và nhiệt độ tuyệt đối của một khối khí xác định tỉ lệ thuận với nhau.
Đường biểu diễn thể tích V biến thiên theo nhiệt độ T khi áp suất không đổi, được gọi là đường đẳng áp. Đường đẳng áp là một đường thẳng có phương đi qua gốc tọa độ [hình 7.4]. Áp suất càng thấp đường biểu diễn càng dốc.
c] Định luật Charles
khi V = const, tương tự, ta cũng có: \[ \frac{p}{T}=const \] hay \[ \frac{{{p}_{1}}}{{{T}_{1}}}=\frac{{{p}_{2}}}{{{T}_{2}}} \] [7.11]
Vậy, ở thể tích nhất định, áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của một khối khí xác định tỉ lệ thuận với nhiệt nhau.
Đường biểu diễn áp suất p biến thiên theo nhiệt độ T khi thể tích không đổi, được gọi là đường đẳng tích. Đường đẳng tích là một đường thẳng có phương qua gốc tọa độ và có độ dốc càng lớn khi thể tích càng nhỏ.
d] Định luật Dalton
Xét một bình kín chứa một hỗn hợp gồm m chất khí khác nhau. Gọi n1, n2, …., nm là nồng độ tương ứng của các khí thành phần thì nồng độ của hỗn hợp khí đó là n = n1 + n2 + … + nm.
Xem thêm: Các Dạng Bài Tập Nguyên Lý Dirichlet, Các Bài Tập Áp Dụng Nguyên Lý Dirichlet
Theo [7.4], ta có: \[ p=nkT=\left[ {{n}_{1}}+{{n}_{2}}+{{n}_{3}}+…+{{n}_{m}} \right]kT \]
Hay \[ p={{n}_{1}}kT+{{n}_{2}}kT+{{n}_{3}}kT+…+{{n}_{m}}kT={{p}_{1}}+{{p}_{2}}+…+{{p}_{m}} \] [7.12]
Vậy, áp suất của một hỗn hợp khí bằng tổng các áp suất riêng phần của các khí thành phần tạo nên.
Tóm tắt nội dung tài liệu
- CÂU LỆNH LẶP DẠNG REPEAT PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƢỞNG. Giáo sinh: Nguyễn Thị Thắm K31B
- KIỂM TRA BÀI CŨ 1. Phát biểu nội dung định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt Ở nhiệt độ không đổi, tích của áp suất p và thể tích V của một lượng khí xác định là một hằng số. Biểu thức: p.V const p1.V1 p2 .V2 2. Nêu mối liên hệ giữa áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của một khối lượng khí xác định khi thể tích không đổi? Khi thể tích không đổi, áp suất của một khối lượng khí xác định tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. Biểu thức: p p1 p2 const T T1 T2
- Vậy p, V, T của một khối lượng khí có V? T? Em có nhận mối xét liêngìhệvềvới biến đổi các thông sựnhau số trạng p? như thế nào ? thái trong quá trình đó ? T? p? V? p? V? T?
- PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƢỞNG. NỘI DUNG BÀI HỌC 1. Phƣơng trình trạng thái 2. Định luật Gay Luy-xác 3. Bài tập vận dụng
- PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƢỞNG. 1.Phương trình trạng thái p Xét một lượng khí xác định: p2’ Trạng thái 12’ 2’ p12 , p2 [2] V21 p1 [1] T2 T12 p1’ [1’] T1 O V1 V2 V p1 p2 V1 V2 T1 T2 Trạng thái 1 Phương án 21 Trạng thái 2
- PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƢỞNG. Thiết lập phương trình trạng thái p p2’ [2’] p2 [2] p1 [1] T2 p1’ [1’] T1 O V1 V2 V Nhóm 1: [1] [1’] [2] Nhóm 2: [1] [2’] [2]
- p Nhóm 1: [1] [1’] [2] p2’ [2’] p2 [2] p1 [1] T2 p1’ [1’] T1 O V1 V2 V p1V1 Quá trình đẳng nhiệt [1] [1’] p1V1 p V p ' 1 2 ' 1 V2 p1' p2 p2T1 Quá trình đẳng tích[1’] [2] p1 ' T1 T2 T2 p1V1 p2V2 T1 T2
- p Nhóm 2: [1] [2’] [2] p2’ [2’] p2 [2] p1 [1] T2 p1’ [1’] T1 O V1 V2 V ' Quá trình đẳng tích [1] [2’] p1 p p1T2 p2 2 ' T1 T2 T1 p2V2 Quá trình đẳng nhiệt [2’] [2] p2 V1 p2V2 p2 ' ' V1 p1V1 p2V2 T1 T2
- PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƢỞNG. 1.Phƣơng trình trạng thái p1V1 p2V2 [1] T1 T2 pV hay const C [2] T [2] là phương trình trạng thái khí lí tưởng. Hằng số kí hiệu là C. C phụ thuộc khối lượng khí.
- PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƢỞNG. 1.Phƣơng trình 2. Định luật Gay Luy-xác trạng thái p p 1 2 pV1V1 1 Vp2 2V2 2.Định luật V1 V2 [3] [p2= p1] T11 T2T2 Gay Luy-xác T1 T2 Trạng thái 1 Trạng thái 2 V C hay const [4] T p Nội dung định luật: Thể tích V của một lượng khí có áp suất không đổi tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối của khí.
- PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƢỞNG. 1.Phƣơng trình Đường đẳng áp trong hệ toạ độ [V,T] trạng thái V const 2.Định luật V T Gay Luy-xác p O T
- Bài 47 PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƢỞNG. ĐỊNH LUẬT GAY LUY-XÁC 1.Phƣơng trình 3.Bài tập vận dụng trạng thái Trong xi lanh của một động cơ đốt trong có 2 2.Định luật lít hỗn hợp khí dưới áp suất 1 at và nhiệt độ Gay Luy-xác 47oC. Pittông nén xuống làm cho thể tích của hỗn hợp khí còn 200 cm3 và áp suất lên tới 3.Bài tập 15 at. Tính nhiệt độ của hỗn hợp khí khi đó ? vận dụng
- Bài 47 PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƢỞNG. ĐỊNH LUẬT GAY LUY-XÁC 1.Phƣơng trình Giải p1 1at trạng thái Trạng thái 1 V1 2lit 2000cm 3 T 47 273 320 K 2.Định luật 1 Gay Luy-xác Trạng thái 2 p2 15at 3.Bài tập 2 V 200cm 3 vận dụng T ? 2 Aùp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng: p1V1 p2V2 p2V2T1 15.200.320 T2 T2 480 K T1 T2 p1V1 1.2000
- CỦNG CỐ Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt: [1662] Định luật Sác-lơ: [1787] Định luật Gay Luy- xác:[1802] Phƣơng trình trạng thái: Cla-pê-rôn:[1834] [1627-1691] [1620-1684] [1746-1823] [1778-1850]
- p1V1 pV 2 2 T1 T2 Quá trình đẳng nhiệt[T2=T1] Quá trình đẳng tích [V2=V1] Quá trình đẳng áp [p2=p1] p1 p V1 V p 1 V 1 = p 2V 2 2 2 T1 T2 T1 T2 p V p O V O T O T p p p O T O V O T V V p O T O T O V
- BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1: Đối với một lượng khí xác định, quá trình nào sau đây là đẳng áp ? Nhiệt độ không đổi, thể tích tăng. Nhiệt độ không đổi, thể tích giảm. Nhiệt độ giảm, thể tích tăng tỉ lệ nghịch với nhiệt độ. Nhiệt độ tăng, thể tích tăng tỉ lệ thuận với nhiệt độ.
- BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 2: Có một lượng khí đựng trong bình. Hỏi áp suất của khí sẽ biến đổi thế nào nếu thể tích của bình tăng gấp 3 lần, còn nhiệt độ [T] giảm đi một nửa? Áp suất không đổi. Áp suất giảm đi sáu lần. Áp suất tăng gấp bốn lần. Áp suất tăng gấp đôi.
- NHIỆM VỤ VỀ NHÀ -Vẽ lại bảng “Phƣơng trình trạng thái và các đẳng quá trình” - Trả lời câu hỏi và làm bài tập trang 233 SGK - Đọc thêm phần: “Em có biết ?” trang 234 SGK CHUẨN BỊ BÀI MỚI - Ôn tập lại về thể tích mol -Thiết lập phƣơng trình CLA-PÊ-RÔN__MEN-ĐÊ-LÊ-ÉP
- Câu 2: Có một lượng khí đựng trong bình. Hỏi áp suất của khí sẽ biến đổi thế nào nếu thể tích của bình tăng gấp 3 lần, còn nhiệt độ [T] giảm đi một nửa? p1 p2 ? Trạng thái 1 V1 Trạng thái 2 V2 3V1 T T 0, 5T 1 2 1 p1V1 p2V2 p1V1T2 p1.V1.0,5.T1 p1 p2 p2 T1 T2 TV 1 2 T1.3V1 6 Đáp án: B
Page 2
YOMEDIA
Đây là bộ sưu tập hay nhất về bài giảng Phương trình trạng thái của khí lí tưởng Vật lý 10 phục vụ cho nhu cầu học tập và giảng dạy của học sinh và giáo viên. Nhằm giúp học sinh định nghĩa quá trình đẳng áp, viết được biểu thức liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ trong quá trình đẳng áp. Nhận biết được dạng của đường đẳng áp trong hệ tọa độ [V,T]. Chúng tôi đã hệ thống 12 bài giảng đặc sắc về Phương trình trạng thái của khí lí tưởng môn vật lý 10. Đây sẽ là tư liệu giúp các bạn có những buổi học hiệu quả nhất.
22-11-2013 634 96
Download
Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2009-2019 TaiLieu.VN. All rights reserved.