Vật lý đại cương - Thuyết động học phân tử các chất khí và định luật phân bổ part 2 pptx

Đ2. Phơng t
r
ì
nh t
r
ạng th
á
ic
ủ
akh
í
lý tởng
1. Các định luật thực nghiệm về chất
khí:
* ĐL Boyle-Mariotte: Với 1 khối khí
(m=const) Nếu T=const (Đẳng nhiệt), thì
pV=const.
* ĐL Gay-Lussac: Với 1 khối khí
(m=const)
Nếu V=const (Đẳng Tích), thì p/T= const.
Nếu p=const (Đẳng áp), thì V/T=const.
Sai lệch giữa các định lý trên với thựcnghiệm:
khi p cao (p>500at) hoặc T thấp & cao.
Khí lý tởng: Khí tuân theo ĐL Boyle-Mariotte
v Gay-Lussac l khí lý tởng.
KLT ở điều kiện tiêu chuẩn: T
0
=273,16K (0
0
C),
p

0
=1,033at=1,013.10
5
Pa, V
0
=22,410.10
-3
m
3
.
2. Phơng trình trạng thái khí lý
tởng:
1 mol khí lý tởng có 6,023.10
23
(số Avogadro)
phân tử với m=

kg tuân theo ĐL Clapayron-
Mendeleev:
pV=RT
* TÝnh khèi l−îng
riªng cña khèi khÝ:
V=1 >
T
pV
T
Vp
T
Vp
2

22
1
11
==
RT
p
V
m μ
==ρ
RT
m
pV
μ
=
§T Clapayron
m kg khÝ lý t−ëng:
p
1
V
1
T
1
+(®¼ng nhiÖt)-> p’
1
V
2
T
1
R-H»ng sè khÝ lý t−ëng
μ=2.10

-3
kg/mol ®èi víi H
2
K.mol
j
31,8R
T
Vp
0
00
===
T
1
p
1
v
1
p
1
’
Chøng minh:
p
V
Dïng 2 ®−êng ®¼ng nhiÖt cña 1 khèi khÝ:
p
2
v
2
p’
1

V
2
T
1
+(®¼ng tÝch)-> p
2
V
2
T
2
< T
2
->p
1
V
1
=p’
1
V
2
->p’
1
/T
1
= p
2
/T
2
1. những cơ sở thực nghiệm về chất khí:
* Kích thớc phân tử cỡ 10

-10
m; ở khoảng cách:
r<3.10
-10
m: Đẩy nhau;
3.10
-10
m<r<15.10
-10
m: Hút nhau.
r>15.10
-10
m (điều kiện bình thờng) Bỏ qua lực
tơng tác.
Các phân tử khí chiếm 1/1000 thể tích.
* Chuyển động Brown: Hỗn loạn không ngừng.
Trong Khí: Honton hỗn loạn;
Lỏng: dao động + dịch chuyển;
Rắn: Dao động quanh vị trí cố định;
Đ3. Thuyết động học phân tử
a. Các chất cấu tạo gián đoạn v gồm một số lớn
các phân tử.
b. Các phân tử chuyển động hỗn loạn không
ngừng. Cờng độ chuyển động phân tử biểu hiện
nhiệt độ của hệ.
c. Kích thớc phân tử rất nhỏ so với khoảng cách
giữa chúng. Có thể coi phân tử l chất điểm
trong các tính toán.
d. Các phân tử không tơng tác, chỉ va chạm
theo cơ học Newton.

a,b đúng với mọi chất; c,d chỉ đúng với khí LT.
2. Nội dung của thuyết động học phân tử:
v
1
v
2
S- phần diện tích thnh-đáy trụ,
t -thời gian va đập; v.t-chiều cao trụ
Số phân tử chứa trong trụ: n=n
0
. v.t. S;
Số ftử va chạm với đáy trụ:
S
F
p

=
v.t
s.t.v.n
6
1
6
n
n
0
==
Stvn
6
1
t

vm2
n
t
vm2
F
0
00


=

=
3. Phơng trình cơ bản của
thuyết động học phân tử:
* Thiết lập ptrình cơ bản: áp suất do
lực va chạm của ftử lên thnh bình:
S
(v
1
=v=v
2
)
= Svmn
3
1
2
00
2
00
vmn

3
1
p =
Xung lợng lực do 1 ftử:ft=|m
0
v
2
-m
0
v
1
|=-2m
0
v
b.Hệ quả:
* Biểu thức tính động năng tịnh tiến v ý nghĩa
nhiệt độ tuyệt đối:
n
v vv
v
2
n
2
2
2
1
2
+++
=
Wn

3
2
2
vm
n
3
2
vmn
3
1
p
0
2
0
0
2
00
===
W
Wn
3
2
p
0
=
N2
RT3
Vn
RT
2

3
W
V
RT
Wn
3
2
p
0
0
====
Trungbìnhbình
phơng vận tốc
áp suất lên
thnh bình:
-Động năng tịnh tiến trung bình
Phơng trình cơ bản của
thuyết động học phân tử:
R=kN & Nm
0
= ; m
0
- khối lợng 1 phân tử.
kT
2
3
W =
== kT
2
3

vm
2
1
W
2
0
N=n
0
V=6,023.10
23
số phân tử trong 1mol
k=R/N=1,38.10
-23
j/K Hằng số Boltzmann
* Động năng tịnh tiến trung bình tỷ lệ
với nhiệt độ tuyệt đối của khối khí.
* T l số đo cờng độ chuyển động hỗn loạn của
các phân tử của hệ > chuyển động nhiệt.
* Các phân tử chuyển động không ngừng ->
T0K
3. Vận tốc căn quân phơng:

===
RT3
m
kT3
vv
0
2
c

Dới cùng một áp suất v nhiệt độ mọi chất khí
đềucócùngmậtđộphântử.
ở điều kiện tiêu chuẩn: số Loschmidt
kT
p
kT
2
3
2
p3
W2
p3
nWn
3
2
p
00
====
kT
p
n
0
=
325
23
5
0
0
0
m/ft10.687,2

273.10.38,1
10.013,1
kT
p
n ===

4. Mật độ phân tử:
Vậy:
4. Nội năng khí lý tởng
Nội năng = Động năng + thế năng tơng tác giữa
các phân tử + W dao động cuả các nguyên tử.
Bỏ qua tơng tác -> Nội năng của khí lý tởng
bằng tổng động năng của các phân tử.
Bậc tự do i l số toạ độ xác
định các khả năng chuyển
động của phân tử trong
không gian
W
tp
= W
tịnh tiến
+ W
quay
z
x
y
Phân tử đơn nguyên tử có i=3
3 toạ độ x, y, z xác
đinh 3 chuyển
động tịnh tiến