1. Thuyết động học phân tử chất khí.
+ Chất khí được cấu tạo nên từ các phân tử có kích thước nhỏ bé so với khoảng cách giữa chúng (coi như là chất điểm).
+ Chuyển động hỗn loạn không ngừng của các phân tử quyết định nhiệt độ của chất khí.
+ Các phân tử khí chỉ tương tác với nhau khi va chạm. Va chạm của các phân tử khi với nhau và với thành bình là va chạm đàn hồi và gây nên áp suất của chất khí.
2. Nhiệt độ tuyệt đối.
Là nhiệt độ tính theo nhiệt giai Kenvin, kí hiệu T đơn vị K kiên hệ theo nhiệt độ bách phân theo công thức T=(t^0C+273)K.
3. Các định luật chất khí.
+ Định luật Bôilơ-Mariot: p.V=const khi nhiệt độ không đổi.
+ Định luật Saclơ: p=
+ Định luật Gayluytxac: V/T=const khi áp suất không đổi.
4. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng: pV/T=const
5. Phương trình Claperon-Mendeleep: pV=
6. Các nguyên lý nhiệt động lực học.
* Nguyên lý 1: Độ biến thiên nội năng của vật băng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được: ΔU=Q+A.
Quy ước về dấu: Q>0 vật nhận nhiệt từ bên ngoài; Q<0 vật truyền nhiệt cho bên ngoài; A>0 vật nhận công từ bên ngoài; A<0 vật thực hiện công.
* Nguyên lý thứ 2: Có hai cách phát biểu.
+ Cách phát biểu thứ nhất. Nhiệt không thể truyền từ vật sang vật nóng hơn.
+ Cách phát biểu thứ 2: Động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học.
7. Áp dụng nguyên lý 1 cho khí lý tưởng.
+ Quá trình đẳng tích: Q=ΔU
+ Quá trình đẳng áp: Q=ΔU-A=ΔU+A'
A'=-A là công khí thực hiện
A=-A'=-p(V2-V1)
+ Quá trình đẳng nhiệt: Q=-A=-A'
+ Chu trình: Q=-A vì ΔU=0
II) Những vấn đề cần lưu ý:
1. Phân biệt khí lý tưởng và khí thực.
Khí lý tưởng là khí mà các phân tử khí được coi như là chất điểm, thế năng tương tác giữa các phân tử khi coi như bằng không, chúng chỉ tương tác với nhau khi va chạm.
Khí lý tưởng là khí tuân theo đúng định luật Bôilơ-Mariot và định luật Saclo.
Khí thực là chất khí có kể đến kích thước của phân tử và thế năng tương tác giữa chúng.
2. Ba định luật chất khí đều được suy ra từ thực nghiệm. Từ các định luật chất khí ta thiết lập được phương trình trang thái.
3. Nguyên lý 1 thực chất là định luật bảo toàn năng lượng
4. Ở áp suất không lớn, không khí và một số khí khác có thể coi là khí lý tưởng, tức là có thể áp dụng được các định luật chất khí.
III) Bài tập mẫu.
1. Chân không tốt nhất thu được trong phòng thí nghiệm ứng với áp suất 1,000.
Giải
Thể tích 1 mol ở áp suất 1,01
V=
Số phân tử trên 1cm^3 trong điều kiện trên là.
N=6,02.
2. Một lượng khí lý tưởng ở 10^0C và áp suất 100kPa chiếm thể tích 2,50m^3.
a) Có bao nhiêu mol chất khí này.
b) Nếu áp suất tăng lên thành 300kPa, nhiệt độ tăng lên đến 30^0C thì thể tích của khối khí là bao nhiêu.
Giải
a) số mol=
b) V=
3. a) Số phân tử trong mỗi m^3 khong khí ở 20^C và áp suất 1atm(=10^5Pa) là bao nhiêu.
b) Khối lượng của 1m^3 không khí đó là bao nhiêu? giả thiết 75% phân tử là Nito và 25% phân tử là Ôxi.
Giải
Không khí có thể coi là khí lý tưởng có khối lượng mol là.
a) ở 20^C, 1atm số mol khí trong 1m^3 không khí là
Số phân tử trong 1m^3 không khí.
N=n.6,02.10^23=2,5.10^25.
b) Khối lượng của 1m^3 không khí là.
m=nμ=1206g
4. Một bình chứa hai loại khí lý tưởng. Khí thứ nhất có 2 mol với khối lượng phân tử là μ khí thứ 2 có 0,5mol với khối lượng phân tử là μ'=3μ. Hỏi khí thứ 2 gây bao nhiêu phần áp suất lên thành bình trong tổng áp suất mà hai chất khí gây lên
Giải
Áp suất do chất khí thứ nhất gây lên
Áp suất do chất khí thứ nhất gây lên
=>
vậy p2 chiếm 20% tổng áp suất
5. Một ống dài L=25m hở một đầu, chứa không khí ở áp suất khí quyển. Người ta nhúng nó theo phương thẳng đứng xuống dưới nước trong hồ (đầu hở xuống dưới)cho đến khi mức nước trong ống nằm chính giữa ống. Hỏi độ sâu H của phần ống ngập trong nước là bao nhiêu? giả sử nhiệt độ như nhau tại mọi vị trí ống.
Giải
Khối không khí trong ống biến đổi đẳng nhiệt.
lúc đầu áp suất po là 1atm thể tích Vo=LS (S là tiết diện ống)
lúc sau áp suất p thể tích là V=LS/2
Theo định luật Boilo-Mariot. V giảm một nữa thì p tăng gấp đôi do đó p=2po=2atm.
Gọi h là độ cao chênh lệch cột nước trong ống so với mức nước bên ngoài ống ta có:
ρgh=1atm. =>h=10,13m
Vậy độ dài của phần ống chìm trong nước là.
12,5m+10m3m=22,63m
6. Tính khối lượng riêng của không khí ở đỉnh núicao 3140m. Biết rằng cứ lên cao 10m thì áp suất khí quyển giảm 1mmHg và nhiệt độ trên núi là 2^0C. Khối lượng riêng của không khí ở ĐKTC là 1,29kg/m^3.
Giải
Xét một khối khí có khối lượng m
+ ở trạng thái 1: Thể tích V1, áp suất p1=760mmHg; T1=273K
+ ở trạng thái 2: Thể tích V2, áp suất p2=446mmHg; T2=275K
Theo phương trình trạng thái ta có:
7. Không khí chiếm 0,14m^3 ở áp suất 1,03.10^5Pa, dãn đẳng nhiệt tới áp suất khí quyển; sau đó được làm lạnh ở áp suất không đổi tới khi nó có thể tích ban đầu. Tính công mà chất khí thực hiện.
Giải
Trong đó
