bài giảng trạng thái tập học của các chất

Trạng thái tập hợp của các chất
1. Các trạng thái tập hợp của các chất
2. Trạng thái khí
3. Trạng thái lỏng
4. Trạng rắn
Các trạng thái tập hợp chất
-
Trạng
tha
ùi

tồn tại của chất
(khí,
lo
ûng,

rắn)
ở
điều kiện nào
đó
phụ thuộc
va
øo:

Chuye
ån
động nhiệt của các
ti
ể
u
phân

là
m cho
chú
ng
phân bố hỗn độn và
c
ó
khuynh
h
ươ
ùng
chiếm tòan
b
ộ
thể
tích
không
gian
của
bình
đựng.
Y
ếu
tố
na
øy
được
đa
ùn
h gia

ù
bằng động năng chuyển
động nhiệt
của
hạt.
 Lực tương
tác giữa
c
ác
ti
ểu
phân thành
những tập hợp
chặt
ch
ẽ
c
ó
c
ấu
trúc
xa
ùc
đònh. Yếu
tố
này
đươ
ïc
đán
h

giá
bằng năng lượng
tương
tác
giư
õa

cá
c
tie
åu
phân (
còn

gọi
la
ø

t
hế
năng
tương
tác
giư
õa

các phân tử)
.
• Một chất ở thể rắn (ta có nói nó ở pha rắn),

cứ tiếp tục cung cấp nhiệt nó sẽ chuyển sang
pha lỏng (hóa lỏng) và rồi

sẽ

chuyển sang
pha khí(hóa

hơi). Đối

với một số chất bền
nhiệt như vonfram, nhiệt hóa hơi của nó rất
cao, cỡ 500
0
C.Tuy nhiên, nếu ta cứ tiếp tục
nung nóng, lên đến nhiệt độ cỡ 2000
0
C thì tại
đây, bất cứ chất nào cũng sẽ chuyển sang
trạng thái thứ tư " Plasma“
• Plasma là hỗn hợp bao gồm các phân tử,
nguyên tử và ion ở nhiệt độ cực kỳ cao
Ví dụ: Đèn plasma
Các trạng thái tập hợp chất
Khí Lỏng Rắn
Các trạng thái tập hợp chất
Trạng thái khí
• Không có thể tích và hình
dạng cố định, khi nạp

chất
khí vào bình chứa, nó chiếm
thể tích cả bình và

có hình
dạng bình chứa.
• Khi cho các chất khí vào
cùng một

bình chứa, chúng
trộn đều nhau.
Trạng thái khí
 Khi cho
các chất
khí
va
øo

cùng một
bình
chứa,
chúng trộn
đe
àu
nhau.
Trạng thái khí

Có thể nén
hay
giãn chất

khí
de
ã
dàng.

Ca
ùc

chất
khí
ta
ùc
dụng
áp lực lên bề mặt
tie
áp
xúc với
chúng.

Ca
ùc

chất
khí
có
khối lượng riêng nhỏ
hơn
chất lỏng và chất
ra
én.

Các phương trình trạng
thái khí lý tưởng
Định l u ật Boyl e

.
P
=

nRT
V
 1662, Robert Boyle ( 1627–91), nhà vật
lý học Ireland đã làm thí nghiệm bằng
các đo thể tích khía ở các áp suất khác
nhau. ông rút ra kết luận: khi nhiệt độ
không đổi, thể tích của một khối lượng
khí nào đó sẽ giảm khi áp suất tăng.
Phương trình được biểu diễn như sau:
(25 January 1627 – 31 December 1691)
V
=
k
P
hay P.V=
k
, với k
1
là hằng số
Đơn vị của áp suất
Bài tập áp dụng

• Một mẫu khí chiếm thể tích 12 l ở áp suất 1,2
atm. Hỏi: Thể tích khi sẽ là bao nhiêu khi áp
suất tăng lên 2,4 atm?
• Mẫu khí chiếm thể tích 10,0 lít ở áp suất 790
torr (105 kPa). Áp suất sẽ la bao nhiêu khi thể
tích chiếm chổ của khí trên là 13,4 lít?. Nếu
nhiệt độ không thay đổi.
Đị n

h l u

ậ

t Ga y

-

Lu s

s a

c s -

Ch a

rle s .
• 1802, nhà hóa học Pháp Joseph

Louis

Ga y -
Lussac đã công bố thí nghiệm của mình: thể
tích V của một lượng khí cho sẵn khi được
giữ ở một áp suất không đổi sẽ tăng theo
nhiệt độ.
(6 December 1778 – 9 May 1850)
(November 12, 1746 – April 7, 1823)
• Trước đó, Jacques Charles cũng đã khám phá
ra rằng: nếu áp suất giữ không đổi, thể tích V
của một lượng khí cho sẵn ở một nhiệt độ
bằng thể tích V
o
ở nhiệt độ ban đầu cộng với
một lượng thể tích bổ sung. Lượng thể tích
bổ sung tỷ lệ với hiệu số t giữa nhiệt độ đã
cho và nhiệt độ đầu
Nước
đá
Nước sôi
• Phương trình:
V
=

V
o
+
V
0
α
t

=
V
0
(1
+

α
t
)
 Trong tọa độ V-t, đường biểu diễn phương trình trên là
đường thẳng.
 Đối với các khí khác nhau, α khác nhau không nhiều và
trong những áp suất thấp nó trở thành đòng nhất với tất cả
các khí. Để thuận tiện, người ta đưa vào khái niệm Khí lý
tưởng. Đối với khí lý tưởng, giá trị α thu được bằng cách
ngoại suy giá trị α của khí thực đến áp suất bằng 0
• Trạng thái khí lý tưởng sẽ đạt được khi áp suất
giảm để các phân tử ở xa nhau đến mức lực hút
giữa chúng không thể hiện được.
• Bằng thực nghiệm, có thể đo được thể tích và
nhiệt độ ở những áp suất ngày càng thấp và
người ta thấy rằng nếu nhiệt độ được đo theo
thang bách phân và các điểm thực nghiệm được
ngoại suy đến áp suất bằng 0 thì hệ số α đối với
tất cả các khí là (1/273,15).
• Lúc này phương trình: Guy-Lussac-Charles trở
thành:
V
=
V

0
(1

+
t
),V
273,15
o
:

0
0C
• Theo phương trình này thì khi t =-273,15
o
C thì
thể tích bằng không.
• Nhưng trong thực tế, thể tích khí thực không
thể bằng không ở -273,15
o
C, bởi vì từ khi bắt
đầu có

sự hóa lỏng khí thì phương trình trên
không còn đúng nữa.
• Để đơn giản hóa, người ta đưa vào một thang
nhiệt độ mới: thang nhiệt độ tuyệt đối hay
thang nhiệt độ Kelvin (K).
• Ta có: T (K) = t
o
C + 273,15

• Lúc này, định luật Guy-Lussac-Charles sẽ là:
V
=
V
o
T
273,15
= k
2
T
, P =
c
on
st
Bài tập áp dụng
• Một mẫu khí Nitrogen chiếm 117 mL ở 100
o
C.
Tìm nhiệt độ mà tại đó thể tích bị chiếm là 234
mL?. P =const.
(9 August 1776 – 9 July 1856)
Định luật Av o

g a

d r o

:
• Năm

1811,

Avogadro đã nêu ra
luận điểm sau: những thể tích
như nhau của các khí lấy cùng
nhiệt

độ và áp

suấtchứa

những
lượng phân tử như nhau.
• Nhiều thí nghiệm đã được tiến
hành và xác định

giả thiết

của
Avogaro

là chính xác, với độ
chính xác 2%.
• Ta cũng có thể hiểu định luật này
như sau:
• Thể tích bị chiếm bởi mẫu khí tỉ lệ thuận với số mol,
n, của khí.
• Ở điều kiện chuẩn, thể tích của một mol khí bằng
22,414 lít.
• Trong một mol chất chứa 6,023.10

23
phân tử
Thể tích mol chuẩn và tỉ khối của một số chất khí
T cỏc nh lut rỳt ra t thc nghim trờn, ta
thy rng
ẹũnh
lu
aọ
t

c
u
ỷ
a
Boyle V

1
P
(v
ụ
ự
i
T
v
aứ
n
laứ
h
aố
ng

so
ỏ
)
ẹũnh
lu
aọ
t

c
u
ỷ
a
Charle V
ẹũnh
lu
aọ
t

c
u
ỷ
a
Avogadro V
T
(v
ụ
ự
i
P

v
aứ
n
laứ
h
aố
ng

so
ỏ
)
n
(v
ụ
ự
i
T
v
aứ
P
laứ
h
aố
ng

so
ỏ
)
T õy, ta cú th a ra mt pt trng thỏi tng quỏt
cho khi lý tng nh sau:

PV
Trong ú:
=
nR
T
n l s mol;
T l nhit Kenvin
R l hng s, c gi l hng s khớ lý tng