bai giang nhiet hoc chuong 1 chat khi

NỘI DUNG


CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN



THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ



PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÍ TƯỞNG



CÁC ĐỊNH LUẬT THỰC NGHIỆM VỀ KHÍ LÍ TƯỞNG



KHÍ THỰC


CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN





Nhiệt học: là phần Vật lý học nghiên cứu các quá trình xảy ra bên trong vật, ví dụ
quá trình nóng chảy, bay hơi khi bị đốt nóng, …

Chuyển động nhiệt: Chuyển động hỗn loạn của các phân tử cấu thành vật.
Áp suất: là độ lớn của lực dF tác dụng trên một đơn vị diện tích theo hướng vuông
góc với diện tích dS.
=

=

Áp suất của khí tỉ lệ với động năng (nhiệt độ) và mật độ phân tử khí



động năng càng lớn
đập vào diện tích dS càng nhiều
áp suất càng lớn.
mật độ các phân tử khí càng lớn
khả năng va chạm với diện tích dS càng cao
suất càng lớn.

áp


CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN


CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN


Nhiệt độ: để định lượng mức độ nóng hay lạnh của vật



Nhiệt độ: là đại lượng vật lý, đặc trưng cho tính chất vĩ mô của vật hay hệ vật, thể
hiện mức độ nhanh, chậm của chuyển động hỗn loạn của các phân tử của vật hay
hệ vật đó.



Sự cân bằng nhiệt: hai vật A, B nóng khác nhau, tiếp xúc với nhau.

Khi hai vật nóng như nhau (cùng nhiệt độ)  cân bằng nhiệt.


Nhiệt giai: Celsius, Fahrenheit và Kelvin


CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN



Nhiệt giai Celsius: kí hiệu oC
Lấy điểm tan của nước đá và điểm sôi của nước (1 atm) là 0 oC và 100
oC. Sau đó chia đều khoảng này ra thành 100 phần bằng nhau. Mỗi
phần là 1 oC.
Nhiệt giai Fahrenheit: kí hiệu oF
Lấy điểm tan của nước đá và điểm sôi của nước (1 atm) là 32 oF và
212 oF. Sau đó chia đều khoảng này ra thành 180 phần bằng nhau. Mỗi
phần là 1 oF ( 5
90
t 0 C t 0 F  32
0

0
0
t C (t F32) hay t F  t C32

9
5
100
180



Nhiệt giai Kelvin (nhiệt giai tuyệt đối): kí hiệu K



T = t0C + 273,15

hoặc

T = t0C + 273


THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ


Vật chất được cấu tạo từ những hạt rất nhỏ, gọi là phân tử.



Các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng.



Các phân tử tương tác với nhau bằng các lực hút và lực đẩy.



Chuyển động và tương tác của các phân tử tuân theo các định luật
cơ học của Newton

Thuyết Động Học Phân Tử không những giải thích được các hiện
tượng nhiệt của các chất như: khuếch tán, truyền nhiệt, dẫn nhiệt,
bay hơi, ngưng tụ, … , mà còn là cơ sở để nghiên cứu về các quá
trình biến đổi trạng thái của khí.


THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ


Khí lý tưởng có các đặc tính sau:


Một khối khí bất kì gồm vô số các phân tử.



Các phân tử có kích thước rất nhỏ so với khoảng
cách giữa chúng, và được coi là những chất điểm.



Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng
và chỉ tương tác với nhau khi va chạm vào nhau.



Va chạm giữa các phân tử khí với nhau hay với thành
bình là hoàn toàn đàn hồi.


THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ
p





2
n 0 K  n 0 kT
3

n0 là nồng độ phân tử khí = số phân tử khí trong một đơn vị thể tích (m – 3)
của các phân tử khí, jun (J);
K là động năng trung bình
p là áp suất của khí (N/m2)
k = 1,38 x 10-23 (J/K) hằng số Boltzmann; T là nhiệt độ Kelvin

Phương trình trên diễn tả mối quan hệ giữa áp suất – đại lượng vĩ mô, đặc trưng
cho tác dụng tập thể của các phân tử – với mật độ và động năng trung bình của các
phân tử khí, là các đại lượng vi mô, đặc trưng cho sự phân bố và chuyển động của

các phân tử.


PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÍ TƯỞNG


Trạng thái của một khối khí lý tưởng xác định được mô tả bởi các thông số vĩ mô
như nhiệt độ T, áp suất p và thể tích V. Các thông số đó được gọi là các thông số
trạng thái. Phương trình diễn tả mối quan hệ giữa các thông số trạng thái, được gọi
là phương trình trạng thái khí lý tưởng (phương trình Mendeleev – Clapeyron)

m
pV  nRT  RT

Với 1 khối khí; m và n = const

pV
T

= const

p1 V1 p 2 V2

T1
T2


CÁC ĐỊNH LUẬT THỰC NGHIỆM VỀ KHÍ LÍ TƯỞNG


Định luật Boyle-Mariotte

Tại một nhiệt độ nhất định, áp suất và thể tích của một khối khí xác định tỉ lệ nghịch với nhau


CÁC ĐỊNH LUẬT THỰC NGHIỆM VỀ KHÍ LÍ TƯỞNG


Định luật Gay-Lussac

Khi V = const

p
 const
T

hay

p1
p
 2
T1
T2

Tại một thể tích nhất định, áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của một
khối khí xác định tỉ lệ thuận với nhau.


CÁC ĐỊNH LUẬT THỰC NGHIỆM VỀ KHÍ LÍ TƯỞNG


Định luật Charles:

Khi p = const

V
 const hay
T

V1 V2

T1 T2

ở một áp suất nhất định, thể tích và nhiệt độ tuyệt đối của một khối khí
xác định tỉ lệ thuận với nhau


CÁC ĐỊNH LUẬT THỰC NGHIỆM VỀ KHÍ LÍ TƯỞNG


Định luật Dalton

Xét một bình kín chứa một hỗn hợp gồm N chất khí khác nhau. Gọi n1, n2, …, nN là
nồng độ tương ứng của các khí thành phần thì nồng độ của hỗn hợp khí trong bình
là n = n1 + n2 + … + nN
Áp suất của hỗn hợp khí trong bình:

p = nkT = (n1 + n2 + n3 + … + nN)kT
Hay p = n1kT + n2k + n3kT + … + nNkT
= p1 + p2 + … + pN

Áp suất của một hỗn hợp khí bằng tổng các áp suất riêng phần của các khí thành phần tạo nên.


KHÍ THỰC
Trên thực tế, các phân tử khí luôn có kích thước và chúng luôn
tương tác với nhau bằng các lực hút hoặc lực đẩy.
phương trình trạng thái trên chỉ là gần đúng nếu áp dụng
cho khí thực.
Với áp suất không quá lớn và nhiệt độ đủ cao thì sự sai lệch là
không đáng kể.
Tuy nhiên, khi tăng áp suất và giảm nhiệt độ, sự sai lệch là đáng
kể.

a'
(p  2 )(V  b ')  nRT
V
phương trình Van der Waals

Khí thực tuân theo các phương trình trạng thái này được gọi là khí Vander Waals.


CÁC ĐỊNH LUẬT THỰC NGHIỆM VỀ KHÍ LÍ TƯỞNG