Bài 4: các trạng thái tập hợp

HÓA KỸ THUẬT I

Chương III:Trạng thái tập hợp (3 TIẾT)



Trạng thái tập hợp của các chất
Các trạng thái tập hợp của các chất:
Một trạng thái vật chất, hay một pha của vật chất
(phase), là một tập hợp các điều kiện vật lý và hóa học mà
ở đó vật chất có các tính chất lý hóa đồng nhất.
1.Trạng thái khí
2.Trạng thái lỏng
3.Trạng rắn
4.Plasma là một trạng thái vật chất
trong đó các chất bị ion hóa mạnh


5.1 Các trạng thái tập hợp chất
- Trạng thái tồn tại của chất (khí, lỏng, rắn) ở điều kiện nào
đó phụ thuộc vào:


Chuyển động nhiệt của các tiểu phân làm cho chúng phân
bố hỗn độn và có khuynh hướng chiếm toàn bộ thể tích
không gian của bình đựng. Yếu tố này được đánh giá bằng
động năng chuyển động nhiệt của hạt T.

Trắn< Tlỏng 

Lực tương tác giữa các tiểu phân thành những tập hợp chặt
chẽ có cấu trúc xác đònh. Yếu tố này được đánh giá bằng thế
năng tương tác giữa các tiểu phân (còn gọi là thế năng tương tác
giữa các phân tử) U.

Urắn> Ulỏng >Ukhí


Một số đặc trưng của các trạng thái
Trạng thái

Rắn

Lỏng

khí

Chuyển động

dao động

Tịnh tiến, quay,
dao động

Tịnh tiến, quay,
dao động

khoảng cách
giữa các hạt

bé, kích cỡ
hạt

tăng lên quá cỡ
kích thước hạt

khá lớn so với
kích thước hạt

Hình dạng

Quan hệ U & T

Hình dạng và có thể tích nhưng không có thể tích
thể tích bảo ko có hình dạng
và hình dạng
toàn
U>T

U=T

U

Các trạng thái tập hợp chất

Rắn

Lỏng

Khí


Các trạng thái tập hợp chất


Quá trình chuyển trạng thái
Liberates
Energy

Khí
Hóa hơi

Ngưng tụ

Lỏng
Hóa rắn

Nóng chảy

Requires
Energy

Rắn


Quá trình chuyển trạng thái


5.2 Các đặc trưng của 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 vào cùng một bình chứa,
chúng trộn đều nhau.


Trạng thái khí


Có thể nén hay
giãn chất khí dễ
dàng.



Các chất khí tác dụng
áp lực lên bề mặt tiếp
xúc với chúng.


Phương trình trạng thái khí lý tưởng


5.2.1.Các định luật chất khí lý tưởng.
-Trạng thái của một chất khí được đặc trưng bởi 3 yếu tố:
nhiệt độ, áp suất, thể tích. Phương trình biểu diễn mối tương
quan giữa các yếu tố này gọi là phương trình trạng thái khí.
+ Khí lý tưởng : là những khí thỏa mãn các điều kiện
* Kích thước phân tử không đáng kể so với thể tích bình
đựng(không có thể tích riêng).
* Giữa các phân tử không có lực tương tác mà chỉ có va
chạm đàn hồi giữa chúng cũng như giữa chúng với thành
bình.


Phương trình trạng thái khí lý tưởng




5.2.1.Các định luật chất khí lý tưởng.
Định luật Boyle – Mariotte
Tại nhiệt độ không đổi, với 1 lượng khí khồng đổi thể tích

của một khối khí tỉ lệ nghòch với áp suất của nó.
V = k1/P hay V x P = k1 (k1: hằng số tỷ lệ)


2. Định luật Gay_Lussac
Tại áp suất không đổi, thể tích của một khối khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối của nó.



V = k T hay V/T = k hay V /V = T /T (k : hằng số tỷ lệ)
2
2
1 2
1 2
2

Nước
đá

Nước sơi











Định luật Avogadro: Phương trình trạng thái khí lý tưởng: PV = nRT
Trong đó:
P

áp suất

V

thể tích

n

số mol

T

nhiệt độ (0K)

R

hằng số khí lý tưởng phụ thuộc vào đơn vò đo.

Ở nhiệt độ 00C, áp suất 1 atm, một mol khí bất kỳ đều có thể tích 22,414 lít.


Bảng gía trị R phụ thuộc vào đơn vị đo
P

V

R

Ñôn vò

N/m2

m3

8,3144

J./mol.K

atm

lít

22,4/273 = 0,0821

l.atm/mol.K

mmHg

ml

62400

ml.mmHg/mol.K

Áp suất riêng chất khí – Định luật
Dalton
GT: NÕu trong 1 b×nh khÝ cã hçn hîp c¸c khÝ A, B, … th× cã thÓ cho r»ng mçi khÝ g©y ra mét ¸p suÊt
nµo ®ã, ch¼ng h¹n, A g©y ¸p suÊt P , B g©y ¸p suÊt P .
A
B



Áp suất riêng: P = (V /V ) * P
r
0 hh
0
Trong đó: P : áp suất riêng
r
V : thể tích ban đầu của chất khí
0
V

hh

: thể tích hỗn hợp
P : áp suất ban đầu của chất khí.
0


Áp suất riêng chất khí – Định luật
Dalton

Áp suất riêng chất khí – Định luật
Dalton







Định luật Dalton: Áp suất chung của hỗn hợp các chất khí không tham
gia tương tác hóa học với nhau bằng tổng áp suất riêng của các khí tạo
hỗn hợp.
P

hh

= P + P + P + ….+ P
1
2
3
n

Trong đó:
P

: áp suất hỗn hợp
hh
P , P , P ,…, P : áp suất riêng chất khí.
1 2 3
n

Áp su ất riêng ch ất khí – Đ ịnh lu ật
Dalton


5.2.2 Phương trình trạng thái khí thực


Phương trình trạng thái khí thực


Áp suất
thấp

Khi tăng áp suất (khỏang
cách giữa các phân tử khí
giảm). Lực tương hỗ giữa các
phân tử đủ lớn và ảnh hưởng
đến chuyển động của chúng.


Áp suất
cao

Thừa số hiệu chỉnh áp
suất: Plt = Pt + (an2/V2)
Trong đó:
a : hằng số cho từng chất
khí

n: số mol khí
V: thể tích


Phương trình trạng thái khí thực




Khi hạ nhiệt độ, động
năng chuyển động trung
bình của các phân tử khí
giảm, khi đó lực tương tác
hút – đẩy giữa các phân tử
thể hiện rõ hơn.
Thừa số hiệu chỉnh thể tích:
(P + an2)(V – nb) = n.R.T

Trong đó:
b : hằng số đặc trưng cho
từng thể tích riêng của chất
khí
n: số mol khí
V: thể tích của bình

Lực
tương
tác giữa
các
phân tử

khí


5.3 Trạng thái lỏng
5.3.1 Cấu tạo chất lỏng