tài liệu ôn tạp cuối kỳ vật lý 1

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

TÀI LIỆU ÔN TẬP VẬT LÝ 1
NHIỆT HỌC

Nội dung gồm 6 phần :
Phương trình trạng thái khí lý tưởng.

2.

Thuyết động học phân tử chất khí.

3.

Truyền nhiệt – Cân bằng nhiệt.

4.

Nguyên lý 1 nhiệt động lực học – Chu trình nhiệt.

5.

Nguyên lý 2 nhiệt động lực học – Máy nhiệt.

6.

Entropy.

an

co

ng

.c

om

1.

Tài liệu được biên soạn bởi Ban Chuyên môn – CLB [CTCT] Chúng Ta Cùng Tiến.



Đây là tâm huyết của các anh/chị/bạn trong CLB [CTCT], gửi tặng đến các em, các

g

th



on

bạn sinh viên K17 – Đại học Bách Khoa Tp.HCM (BKU).
Bản quyền thuộc về cộng đồng Chúng Ta Cùng Tiến.



#namlh

cu

u

du



Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 1
/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

PHẦN 1
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÝ TƯỞNG

Phương trình trạng thái khí lý tưởng :
𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇 =

𝑚
𝑅𝑇
𝑀

om

Với : (đơn vị các thông số theo hệ đơn vị chuẩn SI)
𝑃 : Áp suất chất khí. Đơn vị Pascal (𝑷𝒂).

o

𝑉 : Thể tích chất khí. Đơn vị mét khối (𝒎𝟑 ).

o

𝑛 : Số mol chất khí (trong thể tích 𝑉). Đơn vị mol.

o

𝑇 : Nhiệt độ chất khí. Đon vị Kelvin (𝑲).

o

𝑅 : Hằng số chất khí. Hằng số này khơng có giá trị cụ thể, giá trị của nó phụ thuộc vào

co

ng

.c

o

an

đơn vị của các thông số 𝑃, 𝑉, 𝑛, 𝑇. Nếu chọn đơn vị của các thơng số như nêu trên thì :

th

𝑹 = 𝟖, 𝟑𝟏 (𝑱/𝒎𝒐𝒍. 𝑲)

𝑚 : Khối lượng chất khí. Đơn vị kilogram (𝒌𝒈)

o

𝑀 ∶ Khối lượng mol. Đơn vị kilogram/mol (𝒌𝒈/𝒎𝒐𝒍).

on

g

o

du

Khi làm toán, để tránh nhầm lẫn đơn vị, nên nhớ theo giá trị chuẩn, đơn vị theo hệ SI. Gặp

u

từng bài cụ thể chúng ta sẽ đổi đơn vị thông số đề bài cho ra đơn vị chuẩn nêu trên.

cu

Lưu ý : Đơn vị hai thông số 𝑚, 𝑀 nêu trên là theo hệ chuẩn SI. Khi làm tốn chúng ta có thể

linh động, khơng nhất thiết phải đổi đơn vị của các thông số này. Miễn sao tỉ số 𝑛 = 𝑚⁄𝑀 là
số mol chất khí, có đơn vị là (mol).
Giả sử đề bài cho khối lượng 𝑚 có đơn vị là kilogram (𝑘𝑔) thì đơn vị của 𝑀 sẽ là
kilogram/mol (𝑘𝑔/𝑚𝑜𝑙). Nếu 𝑚 có đơn gram (𝑔) thì đơn vị của 𝑀 sẽ là gram/mol (𝑔/𝑚𝑜𝑙).
Khối lượng mol 𝑀 là khối lượng của 1 mol chất khí. Khối lượng mol được tính từ nguyên tử
khối các nguyên tố chất khí trong bảng hệ thống tuần toàn. Lưu ý rằng, khối lượng mol 𝑀
trong bảng tuần hồn được tính theo đơn vị gram/mol (𝒈/𝒎𝒐𝒍).
Ví dụ : Khí Oxi (𝑂2 ), theo bảng tuần tồn 𝑀𝑂2 = 32 → khối lượng mol 𝑂2 ∶ 𝑀𝑂2 = 32(𝑔/𝑚𝑜𝑙)

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 2
/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

Chúng ta bắt đầu bằng một ví dụ như sau nhé !
Ví dụ 1.1 : Một khối khí Nito có khối lượng 𝑚 = 28 (𝑔), thể tích tích 1 𝑙, ở nhiệt độ 27𝑜 𝐶. Tính
áp suất khối khí ?
Giải : Khí Nito (𝑁2 ) :
𝑚 = 28 (𝑔)
𝑉 = 1 𝑙 = 1 𝑑𝑚3 = 10−3 𝑚3
𝑔
)
𝑚𝑜𝑙

om

𝑀𝑁2 = 28 (

.c

𝑇 = 300 𝐾

𝑚
𝑚𝑅𝑇 (28). (8.31). (300)
𝑅𝑇 → 𝑃 =
=
= 2493 (𝑘𝑃𝑎)
(10−3 ). (28)
𝑀𝑁2
𝑉𝑀𝑁2

co

𝑃𝑉 =

ng

Từ phương trình trạng thái :

th

3
−3
3
{1 𝑑𝑚 = 1 𝑙 = 10 𝑚

𝐾 = ℃ + 273

on

g

đổi các đơn vị này khá đơn giản :

an

Thông thường, đơn vị của thê tích 𝑉 là (𝑚3 ), (𝑑𝑚3 ), (𝑙). Đơn vị của nhiệt độ là (℃), (𝐾). Quy

du

Đơn vị của áp suất, ngoài đơn vị chuẩn SI : (𝑃𝑎), (𝑁/𝑚2 ). Cịn có các thang đơn vị khác như :

cu

u

(𝑎𝑡𝑚), (𝑎𝑡), (𝑏𝑎𝑟), (𝑡𝑜𝑟𝑟) … Quy đổi như sau (cần phải nhớ !!!!!) :
1 𝑎𝑡𝑚 = 1,01.105 𝑃𝑎
1 𝑎𝑡 = 9,81.104 𝑃𝑎
{
1 𝑏𝑎𝑟 = 105 𝑃𝑎
1 𝑡𝑜𝑟𝑟 = 133,3 𝑃𝑎

Áp suất cịn có một thang đơn vị đo khác tính theo chiều cao cột chất lỏng. Ví dụ : (𝑚𝑚𝐻𝑔),
(𝑚𝑚𝐻2 𝑂) …
Xét một cột chất lỏng có chiều cao ℎ (𝑚), khối lượng riêng 𝜌 (𝑘𝑔/𝑚3 ), áp suất gây nên bởi cột

chất lỏng đó là : 𝑃 = 𝜌𝑔ℎ (𝑃𝑎), với 𝑔 = 9.81 (𝑚/𝑠 2 ) là gia tốc trọng trường.
Nói áp suất của chất khí là 𝑝 = ℎ (𝑚𝑚𝐻𝑔), nghĩa là áp suất của chất khí tương đương áp
suất của cột thủy ngân (lỏng) có chiều cao là ℎ (𝑚𝑚).

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 3
/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

Có 2 thang đơn vị áp suất cột chất lỏng thường dùng là thủy ngân (𝑯𝒈) và nước (𝑯𝟐 𝑶), bởi vậy
cần phải nhớ khối lượng riêng của 2 chất trên !!
𝜌𝐻𝑔 = 13600 (𝑘𝑔/𝑚3 )

𝜌𝐻2 𝑂 = 1000 (𝑘𝑔/𝑚3 )

Ví dụ 1.2 : Thể tích của 10 (𝑔) khí Oxy ở áp suất 750 (𝑚𝑚𝐻𝑔) và nhiệt độ 20𝑜 𝐶 là ?
Giải : Khí Oxy (𝑂2 ): 𝑀𝑂2 = 32 (𝑔/𝑚𝑜𝑙), 𝑚 = 10 (𝑔).
𝑃 = 750 (𝑚𝑚𝐻𝑔) = 𝜌𝐻𝑔 𝑔ℎ = (13600). (9,81). (0,750) = 100062 (𝑃𝑎)

𝑚
𝑚𝑅𝑇 (10). (8,31). (273 + 20)
𝑅𝑇 → 𝑉 =
=
= 7,6.10−3 (𝑚3 )
(32). (100062)

𝑀𝑂2
𝑀𝑂2 𝑃

.c

𝑃𝑉 =

om

Từ phương trình trạng thái :

ng

Một dạng tốn cũng thường gặp (đương nhiên là gặp trong đề thi rồi :v :v) liên quan đến

co

phương trình trạng thái, đó là bài tốn biến đổi thơng số của chất khí. Dạng tốn này khảo
sát 3 thơng số trạng thái của chất khí (𝑃, 𝑉, 𝑇). Trong những điều kiện đặc biệt (đắng tích,

th

on

g

o Đẳng tích : (𝑉 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡)

an

đẳng nhiệt, đẳng áp), phương trình trạng thái của chất khí có dạng đơn giản hơn :

𝑃
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑇

du

o Đẳng nhiệt : (𝑇 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡)

𝑃𝑉 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡

cu

u

o Đẳng áp : (𝑃 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡)
𝑉
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑇

Ví dụ 1.3 : Nén đẳng nhiệt khối khí xác định làm áp suất thay đổi một lượng là 5 (𝑎𝑡𝑚). Biết
thể tích và áp suất ban đầu lần lượt là 5 (𝑙) và 2 (𝑎𝑡𝑚). Tính thể tích của khối khí lúc sau ?
Giải : Quá trình diễn ra là đẳng nhiệt. Thế tích giảm → áp suất tăng.
Trạng thái 1 : 𝑃1 = 2 (𝑎𝑡𝑚)

𝑉1 = 5 (𝑙)

Trạng thái 2 : 𝑃2 = 2 + 0,5 = 2,5 (𝑎𝑡𝑚)

𝑉2

𝑃1 𝑉1 = 𝑃2 𝑉2 → 𝑉2 =

𝑃1 𝑉1
𝑃2

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 4
/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

Ví dụ 1.3 trên là một bài toán khá đơn giản, chỉ ở mức độ là hiểu và áp dụng cơng thức. Có
những bài tốn, cũng chỉ là áp dụng phương trình trạng thái trong những điều kiện đặc biệt
(đẳng tích, đẳng nhiệt, đẳng áp) thơi, nhưng ở mức độ cao hơn, địi hỏi phải hiểu hiện tượng
bài toán. Chúng ta cùng xem ví dụ sau nhé !

Ví dụ 1.4 : Một cái bình có thể tích 𝑉 và một bơm hút có thể tích xy lanh là 𝑣. Sau 𝑛 lần bơm
thì áp suất trong bình giảm từ 𝑃0 xuống bằng bao nhiêu ? Biết nhiệt độ không đổi trong suốt

Giải :

.c

Sơ đồ bình – bơm như hình vẽ. Bình có thể tích 𝑉, bơm có thể

om

q trình bơm.

ng

tích 𝑣. Van A thơng bình với bơm, van B thơng bơm với mơi

co

trường ngoài.

Sau lần bơm thứ 𝑛 : Pittong của xilanh bơm ở vị trí sát cửa
khơng có khí.

g

Thực hiện lần bơm thứ 𝑛 + 1 :

th

an

van. Khối khí trong bình có áp suất 𝑃𝑛 , thể tích V (bằng thể tích của bình). Trong bơm

on

Kéo pittong sang phải. Van A mở ra (van B đóng), khối khí tràn từ bình sang xilanh

du

bơm. Thế tích tồn khối khí lúc này là 𝑉 + 𝑣. Áp suất khối khí là 𝑃𝑛 ′. Qúa trình cân

cu

u

bằng chất khí là đằng nhiệt, nên :
𝑉
𝑃𝑛 𝑉 = 𝑃𝑛 ′(𝑉 + 𝑣) → 𝑃𝑛 ′ = (
)𝑃
𝑉+𝑣 𝑛

Đẩy pittong sang trái đến sát của van, van A đóng, van B mở. Khối khí có thể tích 𝑣
trong xilanh bơm bị đẩy ra ngồi. Trong bình cịn khối khí có thể tích 𝑉. Áp suất khối
khí trong bình sau lần bơm thứ 𝑛 là :
𝑉
𝑃𝑛+1 = 𝑃𝑛′ = (
)𝑃
𝑉+𝑣 𝑛
Quá trình lặp tuần tự. Nếu ban đầu áp suất trong bình là 𝑃0 thì sau 𝑛 lần bơm, áp suất sẽ là :
𝑝𝑛 = (

𝑉 𝑛
) 𝑝
𝑉+𝑣

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 5
/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

TIỂU KẾT PHẦN 1
Phần 1 : Phương trình trạng thái khí lý tưởng – mình sẽ kết thúc ở đây nhé ! Đây là phần
kiến thức cực kỳ quan trọng, là nền tảng cho tất cả những phần sâu đấy, nên các bạn cần học
thật kỹ.
Có ba nội dung các bạn cần nhớ ở phần này :
1. Cơng thức biễu diễn phương trình trạng thái của chất khí lý tưởng ở dạng tổng quát và
trong những điều kiện riêng (đẳng tích, đẳng nhiệt đẳng áp).

cu

u

du

on

g

th

an

co

ng

.c

3. Cách đổi đơn vị một số đại lượng như áp suất, thể tích...

om

2. Đơn vị của các địa lượng, thơng số trong phương trình. Tuyệt đối khơng đẻ bị nhầm.

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 6
/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

PHẦN 2
THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ

Nghe cái tên là thấy cái mùi của Chương 1 “thần thánh” đâu đây =.= Ờm... chính nó đó !!
Tức là chúng ta sẽ khảo sát, mơ tả chuyển động của các phân tử chất khí, thông qua các thông
số như vận tốc (𝑣), động năng (𝑊)...

om

Chất khí là một hệ phức tạp, các chất khí chuyển động hỗn loạn. Chúng ta không thể xác định
động năng... phải hiểu là giá trị trung bình của chất khí !!

an

co

2
̅
𝑃 = 𝑛𝑊
3

ng

Ta có phương trình cơ bản của thuyết động học phân tử :

.c

chính xác đặc tính chuyển động của từng phân tử được. Các thông số khảo sát như vận tốc,

th

Với : (đơn vị các thông số theo hệ đơn vị chuẩn SI)
𝑃 : Áp suất chất khí. Đơn vị Pascal (𝑷𝒂).

o

𝑛 : Mật độ phân tử khí. Đơn vị mét -1 (𝒎−𝟏 ).

o

̅ : Động năng tịnh tiến trung bình của một phân tử khí. Đơn vị Joule (𝑱)
𝑊

du

on

g

o

Mật độ phân tử khí là số nguyên tử/phân tử khí có trong 1 mét khối thể tích khí.

cu

u

Từ phương trình cơ bản, chúng ta rút ra được các hệ quả sau :
Mật độ phân tử khí :
𝑛=

𝑝
𝑘𝑇

Động năng tinh tiến trung bình (của một phần tử khí) :
̅ =
𝑊

1 ̅̅̅2 3
𝑚 𝑣 = 𝑘𝑇
2 0
2

Vận tốc căn quân phương :
√̅̅̅
𝑣2 = √

3𝑘𝑇
3𝑅𝑇
=√
𝑚0
𝑀

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 7
/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

Theo ghi nhận của phóng viên [CTCT] thường trú... 4 năm tại Bách Khoa thì.... trong đề thi,
các câu mà liên quan, sử dụng đến cơng thức của phương trình cơ bản ít lắm, có đề cịn
khơng có ln. Nếu có thì ở dạng câu hỏi lý thuyết kiểu như : “Phương trình cơ bản của
thuyết động học phân tử là ?”...
Đấy, chỉ thế thôi !! Phần thuyết động học phân tử chất khí, thì (thường) sẽ ra ở dạng câu hỏi

liên quan đến động năng và vận tốc trung bình của chất khí.
Câu hỏi ra cũng đơn giản lắm, kiểu như cho một chất khí, biết khối lượng, nhiệt độ 𝑇 của nó
rồi u cầu tính vận tốc căn qn phương, tính động năng. Khó khó hơn xíu, là cho khối khí

om

biết áp suất, thể tích, khối lượng.... lúc này tính nhiệt độ 𝑇 thơng qua phương trình trạng thái,

.c

rồi thế giá trị 𝑇 vào biểu thức tính động năng, vận tốc.

Yeah !! Đơn giản vậy đó, thế mà cứ ra là đến hơn 50% sinh viên làm sai =.= Đây là con số

ng

thống kê có thực đấy. Vậy sai ở đâu ??? Hầu như tất cả các bạn (làm sai) đều sai ở chung một

co

điểm : ĐƠN VỊ.

an

Trong cơng thức tính động năng, và vận tốc nêu trên : ĐƠN VỊ CỦA TẤT CẢ CÁC THÔNG

th

SỐ ĐỀU PHẢI CHUYỂN VỀ ĐƠN VỊ CHUẨN [ SI ].

√̅̅̅
𝑣2 = √

3𝑘𝑇
3𝑅𝑇
=√
𝑚0
𝑀

du

on

g

1 ̅̅̅2 3
̅ = 𝑚0 𝑣
𝑊
= 𝑘𝑇
2
2
Đơn vị của các thông số :

̅ : Động năng trung bình của một phần tử chất khí. Đơn vị Joule (𝑱).
𝑊

o

√̅̅̅
𝑣 2 : Vận tốc căn quân phương. Đơn vị mét/giây (𝒎/𝒔).

o

𝑚0 : Khối lượng một phân tử chất khí. Đơn vị kilogram (𝒌𝒈).

o

̅̅̅2 : trung bình bình phương vận tốc chất khí. Đơn vị mét 2/giây 2 (𝒎𝟐 /𝒔𝟐 ).
𝑣

o

𝑇 : Nhiệt độ chất khí. Đơn vị Kelvin (𝑲).

o

𝑘 : Hằng số Boltzmann, có giá trị 𝒌 = 𝟏, 𝟑𝟎. 𝟏𝟎−𝟐𝟑 (𝑱/𝑲).

o

𝑅 : Hằng số chất khí, có giá trị 𝑹 = 𝟖, 𝟑𝟏 (𝑱/𝒎𝒐𝒍. 𝑲)

o

𝑀 ∶ Khối lượng mol. Đơn vị kilogram/mol (𝒌𝒈/𝒎𝒐𝒍).

cu

u

o

Nhắc lại lần nữa : Đơn vị của tất cả các thông số đều phải chuyền về đơn vị chuẩn hệ SI.

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 8
/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

o Không giống như phương trình trạng thái, giá trị của hằng số chất khí 𝑅 có giá trị
khác nhau phụ thuộc vào đơn vị thơng số, thì trong cơng thức động năng, vận tốc (căn
quân phương), đơn vị của tất cả các thông số đều là đơn vị chuẩn hệ SI nên 𝑅 chỉ
nhận giá trị duy nhất là : 𝑹 = 𝟖, 𝟑𝟏 (𝑱/𝒎𝒐𝒍. 𝑲).
o Khối lượng mol 𝑀, đơn vị là kilogram/mol (𝒌𝒈/𝒎𝒐𝒍). Nhiều bạn sai ở thông số
này, do lấy y nguyên giá trị nguyên tử khối các nguyên tố chất khí trong bảng hệ
thống tuần tồn. Lưu ý là đơn vị của nguyên tử khối trong bảng tuần hoàn là
gram/mol (𝒈/𝒎𝒐𝒍), chúng ta phải quy đổi ra đơn vị SI.

om

o Nguyên tử khối 𝑀(𝑘𝑔/𝑚𝑜𝑙) là khối lượng của 1 𝑚𝑜𝑙 phân tử chất khí. 1 𝑚𝑜𝑙 là
lượng chất khí chứa 𝑁𝐴 = 6,022.1023 nguyển tử/phân tử chất khí. Số 𝑁𝐴 được gọi là

.c

số Avogadro, là một hằng số. Bởi vậy, Khối lượng 𝑚0 (𝑘𝑔) của một phân tử chất khí

𝑀 (𝑘𝑔/𝑚𝑜𝑙) 𝑀 (𝑘𝑔/𝑚𝑜𝑙)
=
𝑁𝐴
6,022.1023

co

𝑚0 (𝑘𝑔) =

ng

sẽ được tính bằng nguyên tử khối 𝑀(𝑘𝑔/𝑚𝑜𝑙) chia cho cho số Avogadro (𝑁𝐴 )

an

̅̅̅2 được gọi là vận tốc căn quân phương, chúng ta hiểu đơn giản là tính
o Thơng số √𝑣

th

̅̅̅2 ), sau đó lấy căn bậc hai. Đấy, cái tên nghe có
trung bình của bình phương vận tốc (𝑣

g

vẻ ngầu nhưng chỉ có thế thơi. Để tính cái này cần biết về lý thuyết thống kê nhiệt

on

động với phân bố Maxwell............ Thơi bỏ đi =.=

cu

u

nhé) :

du

Vân tốc trung bình sẽ có biểu thức như sau (khác với vận tốc căn quân phương ở trên

8𝑅𝑇
𝑣̅ = √
𝜋𝑀

Hai thằng 𝑣̅ và √̅̅̅
𝑣 2 có giá trị gần gần nhau, coi gần đúng vận tốc trung bình của chất
khí bằng vận tốc căn qn phương. Bài toán liên quan đến khảo sát vận tốc chất khí
của mình thường sẽ mang tính định lượng, ước lượng nhiều hơn, hai giá trị trên cũng
là giá trị trung bình thơi mà.
Cơng thức vận tốc trung bình nêu trên là kiến thức mở rộng cho các bạn thôi, chương
trình mình khơng có học, và .... đương nhiên thi cũng khơng có ln ^^ Đề bài, hoặc
dữ kiện bài tốn liên quan đến vận tốc chất khí thì cứ lấy giá trị vận tốc căn quân
phương nhé.

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 9
/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

Ví dụ 2.1 : Trong một bình thể tích 2 lít, chứa 10𝑔 khí Oxy ở áp suất 680 𝑚𝑚𝐻𝑔. Tính động
lượng của một phân tử khí Oxy trong bình nói trên ?
Giải : Khí Oxy : 𝑀𝑂2 = 0,032 (𝑘𝑔/𝑚𝑜𝑙), 𝑚 = 10(𝑔) = 0.01(𝑘𝑔), 𝑉 = 2 (𝑙) = 0,002(𝑚3 )
𝑃 = 680 (𝑚𝑚𝐻𝑔) = 𝜌𝐻𝑔 𝑔ℎ = (13600). (9,81). (0,680) = 90723 (𝑃𝑎)
Nhiệt độ chất khí :
𝑀 𝑃𝑉 0,032 (90723). (0,002)
=
= 69,87 (𝐾)
𝑚 𝑅
0,01
8,31

.c

Vận tốc chất khí (coi gần đúng bằng vận tốc căn quân phương) :

om

𝑇=

ng

(8,31). (69,87)

̅̅̅2 = √3𝑅𝑇 = √3.
𝑣̅ ≈ √𝑣
= 233,31 (𝑚/𝑠)
𝑀
0,032

an

𝑀𝑂2
0,032
=
= 5,314.10−26 (𝑘𝑔)
𝑁𝐴
6,022.1023

th

𝑚0 = 𝑚𝑂2 =

co

Khối lượng một phân tử khí Oxy (𝑂2 ) :

𝑝 = 𝑚𝑂2 𝑣̅ = 1,24.10−23 (𝑘𝑔. 𝑚/𝑠)

g

Động lượng của (một) phân tử khí Oxy :

𝑛

𝑃 = 𝑃1 + 𝑃2 + ⋯ + 𝑃𝑛 = ∑ 𝑃𝑖
𝑖=1

cu

u

du

on

Một nội dung quan trọng nữa, đó là định luật Dalton. Đinh luật này (có công thức) như sau :

Với : 𝑃𝑖 là áp suất riêng phần của chất khí thứ 𝑖.
Hiểu đơn giản, trong một hỗn hợp gồm nhiều loại chất khí khác nhau thì áp suất của hỗn hợp
khí sẽ bằng tổng áp suất từng chất khí thành phần.
Chúng ta có một bài tốn giả định : Một bình kín có thể tích 𝑉, chứa 𝑛 chất khí khác nhau,
khơng phản ứng ứng hóa học với nhau, được đánh số thứ tự là 𝑖 = 1,2,3, … , 𝑛. Số mol mỗi
chất khí trong hỗn hợp là 𝑛1 , 𝑛2 , 𝑛3 , … , 𝑛𝑛 . Nhiệt độ cân bằng của hỗn hợp khí là 𝑇.
Từ phương trình trạng thái, xác định được áp suất riêng phần của từng chất khí :
𝑃𝑖 =

𝑛𝑖 𝑅𝑇
𝑉

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 10

/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

Theo định luật Dalton, áp suất của hỗn hợp khí là :
𝑛

𝑛

𝑛

𝑖=1

𝑖=1

𝑖=1

𝑅𝑇
𝑃 = ∑ 𝑃𝑖 =
∑ 𝑛𝑖 ↔ 𝑃𝑉 = (∑ 𝑛𝑖 ) 𝑅𝑇
𝑉
Ta có nhận xét : Khi khảo sát bài tốn hỗn hợp khí (gồm nhiều loại chất khí), ta coi hỗn hợp
khí tương đương MỘT chất khí X nào đó, số mol của chất khí X này sẽ bằng tổng số mol của
chất khí thành phần trong hỗn hợp. Lúc này áp suất, nhiệt độ, thể tích của chất khí X tương
đương sẽ bằng áp suất, nhiệt độ, thể tích của hỗn hợp khí.

om

Ví dụ 2.2 : Một bình thể tích 3 lít, chứa 6.10−6 (𝑘𝑔) khí Heli, 7.10−5 (𝑘𝑔) khí Nito và

.c

5.1021 phân tử khí Hidro. Tính áp suất hỗn hợp chất khí đó nếu nhiệt độ của nó là 27𝑜 𝐶 ?
Giải : Tổng số mol chất khí trong hỗn hợp (khí) :

ng

co

∑ 𝑛 = 𝑛𝐻𝑒 + 𝑛𝑁2 + 𝑛𝐻2

𝑚𝐻𝑒 𝑚𝑁2 𝑁𝐻2 6.10−6 7.10−5
5.1021
=
+
+
=
+
+
= 0,0123 (𝑚𝑜𝑙)
𝑀𝐻𝑒 𝑀𝑁2
𝑁𝐴
0,004
0,028 6,022.1023

g

Thêm một ví dụ nữa nhé.

th

(∑ 𝑛)𝑅𝑇 (0,0123). (8,31). (273 + 27)
=
= 10224 (𝑃𝑎)
𝑉
0,003

on

𝑃=

an

Áp suất hỗn hợp khí :

du

Ví dụ 2.2 : Hai bình nối với nhau bằng một ống khóa, chứa hai chất khí khơng tác dụng hóa
học với nhau, ở cùng nhiệt độ 𝑇. Áp suất trong hai bình là 𝑃1 = 2.105 (𝑃𝑎), 𝑃2 = 106 (𝑃𝑎).

cu

u

Mở khóa nhẹ nhàng để hai bình thơng với nhau sao cho nhiệt độ không đổi. Khi cân bằng xảy
ra, áp suất ở hai đầu bình là 𝑃 = 5.105 (𝑃𝑎). Tính tỉ số thể tích của hai bình cầu ?
Giải : Gọi 𝑉1 , 𝑉2 lần lượt là thể tích hai bình có áp suất đầu 𝑃1 , 𝑃2 . Số mol 𝑛1 , 𝑛2 của chất khí :
𝑛1 =

𝑃1 𝑉1
𝑅𝑇

𝑛2 =

𝑃2 𝑉2
𝑅𝑇

Sau cân bằng, khối khí có áp suất 𝑃, thể tích 𝑉 = 𝑉1 + 𝑉2 . Ta có :
𝑃=

𝑅𝑇
𝑅𝑇
𝑅𝑇 𝑃1 𝑉1 𝑃2 𝑉2
𝑃1 𝑉1 + 𝑃2 𝑉2
(𝑛1 + 𝑛2 ) =
∑𝑛 =
(
+
)=
𝑉
𝑉
𝑉 𝑅𝑇
𝑅𝑇
𝑉1 + 𝑉2
→

𝑉1 𝑃2 − 𝑃 5
=

=
𝑉2 𝑃 − 𝑃1 3

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 11
/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

TIỂU KẾT PHẦN 2
Phần 2 : Thuyết động học phân tử chất khí – Xin tạm dừng tại đây ! Trong PHẦN NHIỆT,
bài tập ở nội dung này là dễ nhất, dễ kiếm điểm nhất á !! Nhưng cũng là phần dễ bị mất điểm
NGU nhất :v :v Nguyên nhân, lưu ý sao thì đã trình bày ở trên rồi. Nhớ đọc cho kỹ nhé !
Có ba nội dung các bạn cần nhớ ở phần này :
1. Phương trình cơ bản thuyết động học phân tử, động năng, vận tốc căn quân phương.
Đặc biệt lưu ý đến đơn vị của các thông số.

om

2. Định luật Dalton và ứng dụng

3. Nhắc lại (1).... Nhớ phải chuyển đổi đơn vị cho đúng. Khi tính động năng trung bình,

.c

vận tốc căn quân phương, đơn vị của tất cả các thông số phải chuyển sang hệ đơn vị

cu

u

du

on

g

th

an

co

ng

chuẩn SI.

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 12
/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

PHẦN 3
CHUYỂN THỂ – CÂN BẰNG NHIỆT

Chuyển thể là quá trình biến đổi của vật chất từ trạng thái (rắn, lỏng, khí) này sang trạng thái
khác. Mỗi q trình diễn ra đều có một nhiệt lượng tỏa ra hoặc thu vào.

th

an

co

ng

.c

om

Quá trình chuyển thể được mô tả qua sơ đồ sau (3 trạng thái) :

g

Thực tế, còn một trạng thái thứ tư của vật chất đó là trạng thái plasma. Trong trạng thái này,

on

vật chất tồn tại dưới thê ion – hóa. Giới hạn chương trình học của mình khơng có cái này đâu.

du

Giới thiệu cho bà con biết vậy thơi :3 Có gì cứ hỏi anh Google nhé ^^.... Các bài tốn mình
khảo sát chỉ xét quá trình biến đổi của vật chất ở 3 trạng thái là rắn, lỏng, khí thơi !!

cu

u

Thêm nữa, quá trình thăng hoa (chuyển từ rắn → khí) và q trình ngưng kết (chuyển từ khí
→ rắn) chỉ diễn ra trong điều kiện về nhiệt độ, áp suất riêng. Quá trình diễn ra khá phức tạp.
Chương trình mình học khơng có, bỏ nốt :v :v
Bởi vậy, q trình chuyển thể của vật chất của
mình “chỉ cịn” có vậy thơi
.... Bảo VẬY THƠI chớ nhiêu đây cũng đủ

mờ mắt rồi

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 13
/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

Trong quá trình biến đổi, chuyển thể của vật chất (rắn ↔ lỏng ↔ khí) có 2 điểm đặc biệt
trong q trình diễn ra, cần lưu ý đó điểm nóng chảy (đơng đặc) và điểm hóa hơi (ngưng tụ).
o Tại điểm nóng chảy, vật chất bắt đầu nóng chảy, chuyển từ thể rắn sang thể lỏng. Quá

trình này vật chất nhận nhiệt (từ môi trường). Nhiệt độ tại điểm này được gọi là nhiệt
độ nóng chảy.
Tương tự, đơng đặc là q trình vật chất chuyển từ thể lỏng sang thể rắn. Quá trình
này, vật chất tỏa nhiệt (ra môi trường). Nhiệt độ tại điểm này gọi là nhiệt độ đông đặc
Trong cùng điều kiện về áp suất, q trình nóng chảy và đơng đặc là hai quá trình

om

diễn ra ngược chiều nhau, diễn ra cùng tại một điểm nhiệt độ (nhiệt độ nóng chảy =
nhiệt độ đơng đặc).

.c

o Tương tự như q trình nóng chảy – đơng đặc, q trình hóa hơi – ngưng tụ cũng là

ng

hai quá trình diễn ra ngược nhau. Diễn ra tại cùng một điểm nhiệt độ. Hóa hơi là quá
trình vật chất chuyển từ thể lỏng sang thể hơi, q trình này, vật chất nhận nhiệt (từ

co

mơi trường). Ngưng tụ là chuyển từ hơi sang thể lỏng, quá trình này, vật chất tỏa nhiệt

an

(ra mơi trường).

o Trong lúc đang diễn ra quá trình chuyển thể của vật chất, nhiệt độ khơng đổi. Chỉ khi

th

nào q trình chuyển thể diễn ra xong hồn tồn, thì chất mới bắt đầu tăng hoặc giảm

on

g

nhiệt độ.

du

Có 3 cơng thức liên quan tới nhiệt lượng, chuyển thể của vật chất cần nhớ, như sau :
1. Xét quá trình biến đổi của vật chất tại một trạng thái (rắn, lỏng, khí) cụ thể, khơng

u

chứa điểm chuyển thể (điểm nóng chảy – đơng đặc, điểm hóa hơi – ngưng tụ).

cu

Nhiệt lượng vật chất nhận được khi thay đổi nhiệt độ từ 𝑇1 → 𝑇2
𝑄 = 𝑚. 𝑐. (𝑇2 − 𝑇1 ) = 𝑚. 𝑐. ∆𝑇

Trong đó :
o 𝑄 : Nhiệt lượng nhận được. Đơn vị Joule (𝐽).
o 𝑚 : Khối lượng chất. Đơn vị kilogram (𝑘𝑔).
o 𝑐 : Nhiệt dung riêng. Đơn vị (𝐽/𝑘𝑔. 𝐾).
o ∆𝑇 = 𝑇2 − 𝑇1 : Độ biến thiên nhiệt độ. Đơn vị (℃) hoặc (𝐾).
Nếu ∆𝑇 > 0, nhiệt độ tăng. 𝑄 > 0 : Nhận nhiệt.

Nếu ∆𝑇 < 0, nhiệt độ giảm. 𝑄 < 0 : Tỏa nhiệt.

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 14
/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

2. Nhiệt lượng nóng chảy là nhiệt lượng cần thiết để nóng chảy hoàn toàn chất rắn (sự
chuyển thể từ rắn sang lỏng diễn ra hồn tồn). Q trình là nhận nhiệt
Nhiệt lượng nóng chảy có cơng thức là :
𝑄 = 𝜆. 𝑚
Cơng thức thức này được hiểu là, nhiệt lượng 𝑄 (𝐽) cần cung cấp để nóng chảy hồn
tồn khối lượng 𝑚 (𝑘𝑔) chất ở thể rắn.
Hằng số 𝜆 được gọi là nhiệt nóng chảy riêng, đơn vị là Joule/kg (𝑱/𝒌𝒈).

om

Nóng chảy – đơng đặc là hai q trình diễn ra ngược nhau diễn ra tại cùng một điểm
nhiệt độ, nên : Một chất rắn A nhận nhiệt lượng 𝑸 để nóng chảy hoàn toàn khối lượng

.c

𝒎 ở thể rắn sang thể lỏng, thì lúc diễn ra q trình đơng đặc, để đơng đặc hồn tồn

ng

khối lượng 𝒎 chất A ở thể lỏng sang thể rắn, sẽ tỏa ra nhiệt lượng là 𝑸.
3. Nhiệt lượng hóa hơi là nhiệt lượng cần thiết để bay hơi hồn tồn chất lỏng (sự

an

Nhiệt lượng hóa hơi có cơng thức là :

co

chuyển thể từ lỏng sang khí diễn ra hồn tồn). Q trình là nhận nhiệt

th

𝑄 = 𝐿. 𝑚

Công thức thức này được hiểu là, nhiệt lượng 𝑄 (𝐽) cần cung cấp để hóa hơi hồn T

on

g

khối lượng 𝑚 (𝑘𝑔) chất ở thể lỏng.

du

Hằng số 𝐿 được gọi là nhiệt hóa hơi riêng, đơn vị là Joule/kg (𝑱/𝒌𝒈).
Hóa hơi – ngưng tụ là hai q trình diễn ra ngược nhau diễn ra tại cùng một điểm

cu

u

nhiệt độ, nên : Một chất lỏng A nhận nhiệt lượng 𝑸 để hóa hơi hồn tồn khối lượng
𝒎 ở thể lỏng sang thể hơi, thì lúc diễn ra quá trình đơng đặc, để đơng đặc hồn tồn
khối lượng 𝒎 chất A ở thê khí sang thể lỏng, sẽ tỏa ra nhiệt lượng là 𝑸.
Ví dụ 3.1 : Tính nhiệt lượng cần thiết để đun 𝑚1 = 5 𝑘𝑔 nước từ 15𝑜 𝐶 đến 100𝑜 𝐶 trong một
cái thùng sắt có khối lượng 𝑚2 = 1,5 𝑘𝑔. Biết nhiệt dung riêng của nước là 𝑐1 = 4200 J/kg.K
của sắt là 𝑐2 = 460 J/kg.K ?
Giải : Khi đat trạng thái cân bằng, nước và bình có nhiệt độ bằng nhau. Độ biến thiên nhiệt
của nước và bình là như nhau. Nhiệt lượng cần thiết sẽ bằng tổng nhiệt lượng để tăng nhiệt từ
𝑡1 = 15𝑜 𝐶 → 𝑡2 = 100𝑜 𝐶 của cả nước (𝐻2 𝑂) và thùng sắt (𝐹𝑒):
𝑄 = 𝑄𝐻2 𝑂 + 𝑄𝐹𝑒 = 𝑚1 𝑐1 (𝑡2 − 𝑡1 ) + 𝑚2 𝑐2 (𝑡2 − 𝑡1 ) = 1844 (𝑘𝐽)

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 15
/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

Một bài ví dụ về q trình chuyển thể của chất.
Ví dụ 3.2 : Mơ tả chi tiết q trình biến đổi và tính nhiệt lượng cần thiết để hóa hơi hồn tồn
𝑚 = 1(𝑘𝑔) nước đá ở nhiệt độ −20𝑜 𝐶 ? Biết nhiệt dung riêng của nước đá và nước (lỏng)
lần lượt là 𝑐1 = 2090 (J/kg.K), 𝑐2 = 4186 (J/kg.K). Nhiệt nóng chảy riêng của nước là 𝜆 =
3,36.105 (J/kg), nhiệt dung hóa hơi riêng của nước là 𝐿 = 2,26.106 (J/kg).
Giải : Nhiệt độ nóng chảy của nước là 0𝑜 𝐶. Nhiệt độ hóa hơi là 100𝑜 𝐶

Q trình biến đổi, chuyển thể của nước đá diễn ra theo 4 giai đoạn, 5 trạng thái như sau :
2.Nước đá
(thể rắn)
𝑡2 = 0𝑜 𝐶

3.Nước
(thể lỏng)
𝑡3 = 0𝑜 𝐶

om

4.Nước
(thể lỏng)
𝑡4 = 100𝑜 𝐶

.c

1.Nước đá
(thể rắn)
𝑡1 = −20𝑜 𝐶

5.Hơi nước
(thể hơi)
𝑡5 = 100𝑜 𝐶

ng

1. Giai đoạn 1 : Nước đá (thể rắn) : 𝑡1 = −20𝑜 𝐶 → Nước đá (thể rắn) : 𝑡2 = 0𝑜 𝐶

co

Nước ban đầu ở thể rắn – nước đá, nhiệt độ là 𝑡1 = −20𝑜 𝐶. Nhiệt độ này thấp hơn

an

nhiệt nóng chảy của nước (0𝑜 𝐶), nên khi cung cấp nhiệt, nước đá sẽ tăng nhiệt độ.
Tăng cho tới khi quá trình biến đổi của nước đá “chạm” đến điểm chuyển thể - điểm

th

nóng chảy (0𝑜 𝐶). Tức là từ nhiệt độ ban đầu 𝑡1 = −20𝑜 𝐶, nước đá sẽ tăng nhiệt tới

g

nhiệt độ 𝑡2 = 0𝑜 𝐶.

on

Nhiệt lượng cần cung cấp (để nước đá tăng nhiệt độ) :

du

𝑄1 = 𝑚𝑐1 (𝑡2 − 𝑡1 ) = (1). (2090). (0 − (−20)) = 41800 (𝐽)

2. Giai đoạn 2 : Nước đá (thể rắn) : 𝑡2 = 0𝑜 𝐶 → Nước (thể lỏng) : 𝑡3 = 0𝑜 𝐶

cu

u

Sau khi nhiệt độ nước đá bằng với nhiệt độ nóng chảy (0𝑜 𝐶), nếu tiếp tục cung cấp
nhiệt, nước đá sẽ không tăng nhiệt độ nữa mà bắt đầu chuyển thể (tan chảy, chuyển
sang thể lỏng). Lúc này ta sẽ được một hỗn hợp (nước + nước đá), nhiệt độ trong suốt
q trình chuyển thể diễn ra khơng đổi, ln giữ ở nhiệt độ nóng chảy, tức là 0𝑜 𝐶.
Nhiệt lượng cần cung cấp (để nước đá nóng chảy hoàn toàn) :
𝑄2 = 𝜆𝑚 = (3,36.105 ). (1) = 336000 (𝐽)
3. Giai đoạn 3 : Nước (thể lỏng) : 𝑡3 = 0𝑜 𝐶 → Nước (thể lỏng) : 𝑡4 = 100𝑜 𝐶
Sau khi q trình nóng chảy diễn ra hoàn toàn, nước đá tan chảy hết, nước lúc này ở
trạng thái lỏng. Nếu tiếp tục cung cấp nhiệt, nước (lỏng) sẽ bắt đầu tăng nhiệt độ.
Tăng cho tới khi quá trình biến đổi của nước đá “chạm” đến điểm chuyển thể

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

-

Trang 16
/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

điểm hóa hơi (100𝑜 𝐶). Tức là từ nhiệt độ ban đầu 𝑡3 = 0𝑜 𝐶, nước đá sẽ tăng nhiệt tới
nhiệt độ 𝑡4 = 100𝑜 𝐶.
Nhiệt lượng cần cung cấp (để nước (lỏng) tăng nhiệt độ) :
𝑄3 = 𝑚𝑐2 (𝑡4 − 𝑡3 ) = (1). (4186). (100 − 0) = 418600 (𝐽)
4. Giai đoạn 4 : Nước (thể lỏng) : 𝑡4 = 100𝑜 𝐶 → Hơi nước (thể hơi) : 𝑡5 = 100𝑜 𝐶
Sau khi nhiệt độ nước đá bằng với nhiệt độ hóa hơi (100𝑜 𝐶), nếu tiếp tục cung cấp
nhiệt, nước đá sẽ không tăng nhiệt độ nữa mà bắt đầu chuyển thể (hóa hơi, chuyển

sang thể khí). Lúc này ta sẽ được một hỗn hợp (nước lỏng + hơi nước), nhiệt độ trong

om

suốt quá trình chuyển thể diễn ra khơng đổi, ln giữ ở nhiệt độ hóa hơi, tức là
100𝑜 𝐶.

.c

Nhiệt lượng cần cung cấp (để nước lỏng hóa hơi hoàn toàn) :

ng

𝑄4 = 𝐿𝑚 = (2,26.106 ). (1) = 2260000 (𝐽)

co

Tổng nhiệt lượng cần thiết để hóa hơi hoàn toàn 𝑚 = 1(𝑘𝑔) nước đá ở nhiệt độ −20𝑜 𝐶 :

an

𝑄 = 𝑄1 + 𝑄2 + 𝑄3 + 𝑄4 = 3056400 (𝐽)
Vậy là xong chuyển thể nhé !! Trong phần này cần phải hiểu rõ trình tự, diễn biến của quá

th

trình thay đổi nhiệt độ và chuyển thể trạng thái vật chất.

on

g

Giờ chúng ta sẽ sang một phần rất quan trọng, đó là Cân bằng nhiệt.

du

Cân bằng nhiệt, nghĩa là sao ?? Hiểu một cách đơn giản là thế này : Cho một hệ 𝑛 vật chất
nào đó, ở trạng thái tùy ý, ở nhiệt độ ban đầu là 𝑇𝑖 (𝑖 = 1: 𝑛). Ta cho hệ tiếp xúc, trao đổi

u

nhiệt với nhau. Sau một thời gian, hệ đạt trạng thái cân bằng, nhiệt độ toàn hệ lúc này bằng

cu

nhau và bằng 𝑇. Ta nói rằng, hệ đạt trạng thái cân bằng nhiệt.
Q trình biến đổi có thể diễn ra trong hệ kín, bảo tồn, hoặc là có sự trao đổi nhiệt với mơi
trường. Nhưng có một thứ bảo tồn, khơng thay đổi, đó là tổng nhiệt, tổng năng lượng trao
đổi của tồn (hệ + mơi trường)... Kiểu như bảo toàn năng lượng ấy!
Gọi 𝑄𝑖 là nhiệt lượng nhận được của vật thứ 𝑖, vật này có thể là vật chất biến đổi trạng thái
như nước đá, sắt nung nóng, bình nhơm... hoặc có thể là nguồn trao đổi nhiệt như máy lạnh,
bếp lị, khí gas đang cháy ... .Ta có phương trình cân bằng nhiệt như sau :
𝑛

𝑄1 + 𝑄2 + ⋯ + 𝑄𝑛 = ∑ 𝑄𝑖 = 0
𝑖=1

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 17
/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

Có thể viết dưới dạng khác :
𝑄tỏa = 𝑄thu
Với : 𝑄tỏa là tổng nhiệt lượng hệ tỏa ra môi trường. 𝑄thu là tổng nhiệt lượng thu được từ mơi
trường.
Chẳng hạn có hai thằng A, B trao đổi, cân bằng nhiệt với nhau. Thằng A tỏa ra môi trường
nhiệt lượng 𝑄tỏa = 𝑄𝐴 . Nhiệt lượng này sẽ được thằng B nhận vào, nhiệt lượng B nhận được
sẽ là 𝑄𝐵 = 𝑄thu . Nếu khơng có mất mát thì nhiệt lượng 𝑄𝐴 do A tỏa ra sẽ chính bằng nhiệt

om

lượng 𝑄𝐵 do B thu vào, tức là : 𝑄tỏa = 𝑄thu .

.c

Ví dụ nhé.

Ví dụ 3.3 : Một bình nhơm khối lượng 0,5(𝑘𝑔) chứa 4(𝑘𝑔) nước ở nhiệt độ 20𝑜 𝐶. Người ta

ng

thả vào bình một miếng sắt có khối lượng 0,2(𝑘𝑔) đã được nung nóng tới 500𝑜 𝐶. Xác định

co

nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt. Cho nhiệt dung riêng của nhôm là 896

an

J/kg.K, của nước là 4,18.103 J/kg.K, của sắt là 460 J/kg.K

th

Giải :

g

Đầu tiên là phải xác định hệ trao đổi của mình có những gì đã nha. Hiểu nơm na có tất cả bao

on

nhiêu vật ấy.

du

Đầu tiên là bình nhơm có khối lượng 𝑚1 = 0,5(𝑘𝑔), nhiệt dung riêng 𝑐1 = 896(𝐽/𝑘𝑔. 𝐾),
nhiệt độ ban đầu 𝑡1 = 20𝑜 𝐶. Thứ hai là nước, khối lượng là 𝑚2 = 4(𝑘𝑔), nhiệt dung riêng

cu

u

𝑐2 = 4,18.103 (𝐽/𝑘𝑔. 𝐾), nhiệt độ ban đầu 𝑡2 = 20𝑜 𝐶. Vật thứ ba là miếng sắt có khối lượng
𝑚2 = 0,2(𝑘𝑔), nhiệt dung riêng 𝑐3 = 460(𝐽/𝑘𝑔. 𝐾), nhiệt độ ban đầu 𝑡3 = 500𝑜 𝐶.

Sau cân bằng, hệ (bình nhôm + nước + miếng sắt) đạt nhiệt độ cân bằng là 𝑡.
Để tìm nhiệt độ cân bằng 𝑡, ta sẽ có hai cách như sau :
1. Áp dụng cơng thức : ∑𝑛𝑖=1 𝑄𝑖 = 0
Nhiệt lượng nhận được của bình nhơm, nước, miếng sắt lần là 𝑄1 , 𝑄2 , 𝑄3.
𝑄1 = 𝑚1 𝑐1 (𝑡 − 𝑡1 )
𝑄2 = 𝑚2 𝑐2 (𝑡 − 𝑡2 )
𝑄3 = 𝑚3 𝑐3 (𝑡 − 𝑡3 )
Ta có : 𝑄1 + 𝑄2 + 𝑄3 = 0 ↔ 𝑚1 𝑐1 (𝑡 − 𝑡1 ) + 𝑚2 𝑐2 (𝑡 − 𝑡2 ) + 𝑚3 𝑐3 (𝑡 − 𝑡3 ) = 0

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 18
/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

→𝑡=

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

𝑚1 𝑐1 𝑡1 + 𝑚2 𝑐2 𝑡2 + 𝑚3 𝑐3 𝑡3
= 22,60 𝐶
𝑚1 𝑐1 + 𝑚2 𝑐2 + 𝑚3 𝑐3

2. Áp dụng công thức : 𝑄tỏa = 𝑄thu
Dễ nhận do nhiệt độ của sắt cao hơn so với nước và bình nên khi thả sắt vào binh
nhôm chứa nước. Sắt sẽ tỏa nhiệt, nhiệt độ sẽ hạ từ 𝑡3 = 500𝑜 𝐶 xuống còn 𝑡 (𝑡 > 𝑡3 ).
Nhiệt lượng tỏa :
𝑄tỏa = 𝑚3 𝑐3 (𝑡 − 𝑡3 )

Bình nhơm và nước sẽ nhận nhiệt, nhiệt độ tăng lần từ 𝑡1 = 𝑡2 = 20𝑜 𝐶 lên đến 𝑡 (𝑡 >

om

𝑡1 , 𝑡2 ). Tổng nhiệt lượng nhận (thu) được của bình + nước :

𝑄thu = 𝑚1 𝑐1 (𝑡 − 𝑡1 ) + 𝑚2 𝑐2 (𝑡 − 𝑡2 )

.c

Ta có : 𝑄𝑡ỏ𝑎 = 𝑄𝑡ℎ𝑢 → 𝑚3 𝑐3 (𝑡 − 𝑡3 ) = 𝑚1 𝑐1 (𝑡 − 𝑡1 ) + 𝑚2 𝑐2 (𝑡 − 𝑡2 ) → 𝑡 = 22,60 𝐶

ng

Nhận xét : Cả hai cách trên về bản chất giống nhau. Chỉ khác cách tiếp cận thôi, làm theo

co

cách nào cũng được. Tuy nhiên..... theo cách, hướng tiếp cận 1 thì ta khơng cần phải xác
định vật nào là vật thu nhiệt, vật nào là vật tỏa nhiệt. Ta xét toàn hệ trong một tổng thể

an

chung. Điều này thích hợp khi ta xét hệ trao đổi nhiệt có nhiều vật khác nhau.

th

Để làm rõ nhận xét trên chúng ta theo dõi ví dụ sau nhé.

on

g

Ví dụ 3.4 : Trộn ba chất lỏng khơng tác dụng hóa học lẫn nhau. Biết khối lượng lần lượt
𝑚1 = 1𝑘𝑔, 𝑚2 = 10𝑘𝑔, 𝑚3 = 5𝑘𝑔. Nhiệt độ và nhiệt dung lần lượt là 𝑡1 = 6𝑜 𝐶, 𝑐1 =

du

2 𝑘𝐽/𝑘𝑔. 𝐾; 𝑡2 = −40𝑜 𝐶, 𝑐2 = 4 𝑘𝐽/𝑘𝑔. 𝐾; 𝑡3 = 60𝑜 𝐶, 𝑐3 = 2 𝑘𝐽/𝑘𝑔. 𝐾. Tính nhiệt độ cân

cu

Giải :

u

bằng của hỗn hợp ?

Đây là bài toán hệ trao đổi nhiệt với 3 chất lỏng. Dễ nhận thấy chất lỏng (3) có nhiệt độ cao
nhất (𝑡3 = 60𝑜 𝐶) sẽ tỏa nhiệt, chất lỏng (2) có nhiệt độ thấp nhất (𝑡2 = −40𝑜 𝐶) sẽ nhận
nhiệt. Vậy còn chất lỏng (1) ?? Đến đây ta chưa khẳng định được, nó tùy thuộc vào nhiệt độ
cân bằng 𝑡 của hệ. Nếu 𝑡 > 𝑡1 = 6𝑜 𝐶 thì chất lịng (1) nhận nhiệt (nhiệt độ tăng), ngược lại
nếu 𝑡 < 𝑡1 = 6𝑜 𝐶 thì chất lịng (1) tỏa nhiệt (nhiệt độ giảm).
Nhưng nếu giải bài tốn theo hướng áp dụng cơng thức ∑𝑛𝑖=1 𝑄𝑖 = 0, thì bài tốn trở nên rất
dễ dàng, ta không quan tâm chất lỏng nào nhận nhiệt, chất lỏng nào tỏa nhiệt !! Gọi 𝑡 là nhiệt
độ cân bằng của hệ thì, nhiệt lượng nhận được của mỗi chất lịng (1), (2), (3) trong q trình
trao đổi nhiệt là :

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 19
/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

𝑄1 = 𝑚1 𝑐1 (𝑡 − 𝑡1 )
𝑄2 = 𝑚2 𝑐2 (𝑡 − 𝑡2 )
𝑄3 = 𝑚3 𝑐3 (𝑡 − 𝑡3 )
Ta có : 𝑄1 + 𝑄2 + 𝑄3 = 0 ↔ 𝑚1 𝑐1 (𝑡 − 𝑡1 ) + 𝑚2 𝑐2 (𝑡 − 𝑡2 ) + 𝑚3 𝑐3 (𝑡 − 𝑡3 ) = 0
→𝑡=

𝑚1 𝑐1 𝑡1 + 𝑚2 𝑐2 𝑡2 + 𝑚3 𝑐3 𝑡3
= −190 𝐶
𝑚1 𝑐1 + 𝑚2 𝑐2 + 𝑚3 𝑐3

Viết đên đây cũng dài, cũng mệt rồi =.= Kết thúc phần này tại đây nhé !
Ak mà cũng khong hẳn là kết thúc luôn đâu :v Phần này chỉ là giới thiệu về chuyển thể, một

.c

om

số dạng, bài toán liên quan đến cân bằng nhiệt. Những phần tiếp theo như entropy, máy

an

co

ng

nhiệt, hiệu suất... chúng ta sẽ còn gặp lại nữa

th

TIỂU KẾT PHẦN 3

on

g

Phần 3 : Chuyển thể & Cân bằng nhiệt.

du

Có ba nội dung các bạn cần hiểu, nhớ ở phần này :
1. Quá trình chuyển thể, chuyển trạng thái của vật chất (rắn ↔ lỏng ↔ khí). Khi nhận

u

nhiệt (hoặc tỏa nhiệt), nhiệt độ và trạng thái của vật chất sẽ như thế nào ? điểm nóng

cu

chảy, điểm hóa hơi ?
2. Phương trình cân bằng nhiệt. Biết cách áp dụng phương trình trong một số bài tốn áp
dụng, cơ bản.
3. Hai cách biểu diễn, hai hướng tiếp cận của phương trình cân bằng nhiệt ?? Cách vận

dụng trong từng trường hợp ?

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 20
/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

PHẦN 4
NGUYÊN LÝ 1 NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
CHU TRÌNH NHIỆT

Hì :)) Đây là phần quan trọng nhất chương đây !! Nguyên lý 1 biểu diễn mối quan hệ giữa

om

các đại lượng nhiệt, công, nội năng của hệ (khí) trong q trình trao đổi nhiệt.

𝑄 = ∆𝑈 + 𝐴

.c

Cơng thức nó là thế này :

ng

(Để ý nhé !!... khác với cơng thức trình bày trong sách giáo trình của BKU nhà mình đấy  )

co

Theo công thức trên :

th

o ∆𝑈 : Độ biến thiên nội năng

an

o 𝑄 : Nhiệt lượng hệ (khí) NHẬN được

g

o 𝐴 : Cơng do hệ (khí) THỰC HIỆN (cơng do hệ (khí) SINH ra)

on

Hay biểu diễn với dạng vi phân :

du

𝑑𝑄 = 𝑑𝑈 + 𝑑𝐴 = 𝐶𝑉 𝑛𝑑𝑇 + 𝑝𝑑𝑉

cu

u

Để hiểu rõ về các hạng tử trong công thức trên, chúng ta xét một quá trình biến đổi liên tục
của 𝑛 (𝑚𝑜𝑙) chất khí lý tưởng, từ trạng thái (1) ∶ (𝑃1 , 𝑉1 , 𝑇1 ) đến trạng thái (2) ∶ (𝑃2 , 𝑉2 , 𝑇2 ).
1. Độ biến thiên nội năng ∆𝑼 :
Hàm nội năng là một hàm trạng thái, tức là chỉ phụ thuộc vào (nhiệt độ) điểm đầu
và điểm cuối, khơng quan tâm q trình biến đổi của chất khí diễn ra như thế nào !!
∆𝑈 = 𝑈2 − 𝑈1 = 𝐶𝑉 𝑛∆𝑇 = 𝐶𝑉 𝑛(𝑇2 − 𝑇1 )
Trong đó 𝐶𝑉 gọi là nhiệt dung riêng (mol) đẳng tích, là nhiệt lượng cần cung cấp để
1 (𝑚𝑜𝑙) chất khí (khí lý tưởng) tăng thêm 1 độ (℃/𝐾).
Khí lý tưởng :
𝐶𝑉 =

𝑖
𝑅
2

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 21
/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

Với 𝑅 = 8,31 (𝐽/𝑚𝑜𝑙. 𝐾) là hằng số khí lý tưởng. 𝑖 được gọi bậc tự do, phụ thuộc
vào từng loại khí (đơn nguyên tử, lưỡng nguyên tử ... ).
Vậy bậc tự do là cái gì, có ăn được khơng ? Làm thế nào để xác định bậc tự do ?
Bậc tự do là số tọa độ cần thiết để xác định vị trí, cấu hình của hệ (khí) trong
khơng gian

Ta có 3 trường hợp như sau


Khí đơn nguyên tử : Khí có 1 ngun tử duy nhất (thường là khí hiếm, khí trơ).

ng

.c

om

Ví dụ : Heli (𝐻𝑒), Neon (𝑁𝑒), Argon (𝐴𝑟) ...

co

Với khí đơn nguyên tử, khí chỉ chuyển động tính tiến (không quay), ta chỉ cần 3

an

tọa độ không gian (𝑂𝑥, 𝑂𝑦, 𝑂𝑧) để xác định vị trí, cấu hình của khí. Bởi vậy, bậc
tự do là 𝑖 = 3.

th

Nhiệt dung riêng (mol) đẳng tích của khí lý tưởng đơn ngun tử :

du



on

g

𝒊
𝟑𝑹
𝑹=
𝟐
𝟐
Khí lưỡng ngun tử : Khí có 2 nguyên tử.
𝑪𝑽 =

cu

u

Ví dụ : Hidro (𝐻2 ), Nito (𝑁2 ), Oxy (𝑂2 ) ...

Với khí lưỡng ngun tử, ngồi 3 bậc tự do xác định vị trí của khối tâm của chất
khí, ta cịn cần thêm 2 bậc tự do xác định góc quay của 2 ngun tử khí đối với
khối tâm. Bởi vậy, bậc tự do là 𝑖 = 3 + 2 = 5.
Nhiệt dung riêng (mol) đẳng tích của khí lý tưởng đơn nguyên tử :
𝑪𝑽 =

𝒊
𝟓𝑹
𝑹=
𝟐
𝟐

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 22
/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN



Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

Khí đa nguyên tử : Khí có từ 3 ngun tử trở lên.
Ví dụ : (𝐶𝑂2 ), (𝑆𝑂2 ), (𝑆𝑂3 ) ...

om

Với khí đa nguyên tử, ngoài 3 bậc tự do xác định vị trí của khối tâm của chất khí,
tâm. Bởi vậy, bậc tự do là 𝑖 = 3 + 3 = 6.

.c

ta còn cần thêm 3 bậc tự do xác định góc quay của các ngun tử khí đối với khối
Nhiệt dung riêng (mol) đẳng tích của khí lý tưởng đa ngun tử :

ng

𝒊
𝑹 = 𝟑𝑹.
𝟐

co

𝑪𝑽 =
2. Cơng do khí thực hiện 𝑨 :

an

... Hay cịn gọi là cơng khí SINH ra.

th

Là một hàm quá trình, tức là phụ thuộc vào q trình biến đổi của chất khí diễn ra
như thế nào. Cơng khí thực hiện được tính bởi cơng thức sau :
𝐴 = ∫ 𝑃. 𝑑𝑉
(1)

du

on

g

(2)

Cơng thức tính CƠNG trong sách giáo trình của BKU nhà mình ấy, thì có thêm dấu

cu

u

trừ “ – “ ở trước biểu thức tích phân, do CƠNG đó là cơng do chất khí nhận được,
hay nói cách khác là cơng do ngoại lực thực hiện.
Biểu thức tính cơng ở trên là một hàm tích phân theo biến thể tích 𝑉. Để tính được, ta
phải biểu diễn quan hệ của áp suất 𝑃 theo biến 𝑉 trong quá trình biến đổi (1) → (2),
tức là phải tính được : 𝑃 = 𝑃(𝑉)(1)→(2) .
Lúc này biểu thức tính cơng khí thực hiện được sẽ thành :
𝑉2

𝐴 = ∫ 𝑃(𝑉)(1)→(2) . 𝑑𝑉
𝑉1

Tính cơng theo biểu thức tích phân của hàm áp suất 𝑃 theo biến 𝑉, bởi vậy trong
phần lớn bài tốn tính cơng, nhiệt lượng nhận được ta đều biểu diễn quá trình biến
đổi của chất khí trong hệ tọa độ (𝑉, 𝑃). Đơn giản chỉ là giúp dễ tính tốn hơn thơi 

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 23
/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

Kết quả tính toán theo biểu thức ở trên, nếu :


𝐴 > 0 : Khí thực hiện cơng dương 𝐴 (khí sinh cơng)



𝐴 = 0 : Khí khơng thực hiện cơng, khơng trao đổi cơng với mơi trường ngồi.



𝐴 < 0 : Khí thực hiện cơng âm, tức là khí nhận cơng −𝐴 (ngoại lực bên ngồi
thực hiện cơng lên chất khí)

Cái chỗ này nó hơi hại não xíu nha =.= ......
Lấy một ví dụ tương tự thế này, một bài tốn trong cơ học : Một chất điểm đang
chuyển động trên trên trục tọa độ 𝑂𝑥. Xét theo chiều dương của trục tọa độ, nếu vận

om

tốc chất điểm 𝑣 > 0, chất điểm đang chuyển động theo chiều dương 𝑂𝑥. Ngược lại,

.c

nếu 𝑣 < 0, chất điểm chuyển động ngược chiều dương, tức là nó đang chuyển động

ng

theo chiều âm 𝑂𝑥.

Quay lại vấn đề của chúng ta. Ban đầu chúng ta định nghĩa 𝐴 là cơng do khí thực

co

hiện được, tương tự như ở bài tốn ví dụ trên, ta quy ước chiều dương trục 𝑂𝑥 là

an

chiều chuyển động của chất điểm. Giá trị của công 𝐴 và vận tốc 𝑣 trong hai bài toán

th

cũng tương tự nhau.

 Vận tốc 𝑣 > 0, chất điểm đang chuyển động theo đúng chiều đã quy ước, tức là

on

g

chuyển động theo chiều dương 𝑂𝑥. Tương tự, công 𝐴 > 0, công này đúng với
định nghĩa ban đầu, tức là khí đang thực hiện cơng (khí sinh công).

du

 Vận tốc 𝑣 < 0, chất điểm đang chuyển động ngược chiều đã quy ước, tức là

u

chuyển động theo chiều âm 𝑂𝑥. Tương tự, công 𝐴 < 0, công này ngược lại với

cu

định nghĩa ban đầu, tức là khí đang nhận cơng (ngoại lực thực hiện cơng lên khối

khí).

Một nhận xét quan trọng rút ra từ cơng thức tính cơng thực hiện bởi khối khí. Xét
trong hệ tọa độ (𝑉, 𝑃) với thể tích 𝑉 là trục hồnh, thì độ lớn của cơng khối khí thực
hiện sẽ bằng diện tích hình giới hạn bởi hàm số 𝑃(𝑉) và trục hồnh.... Phần ví dụ
dưới, chúng ta sẽ làm rõ nhận xét này nhé 
3. Nhiệt lượng khí nhận được 𝑸 :
Là nhiệt nhiệt khí nhận được trong q trình biến đổi.
Trong quá trình biến đổi từ (1) ∶ (𝑃1 , 𝑉1 , 𝑇1 ) đến (2) ∶ (𝑃2 , 𝑉2 , 𝑇2 ). Nhiệt lượng khí
nhận được sẽ là :

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 24
/>

[CTCT] - CHÚNG TA CÙNG TIẾN

Fanpage : facebook.com/Chungtacungtien/

𝑉2

𝑄 = ∆𝑈 + 𝐴 = 𝐶𝑉 𝑛(𝑇2 − 𝑇1 ) + ∫ 𝑃(𝑉)(1)→(2) . 𝑑𝑉
𝑉1

Sau khi tính được ∆𝑈 và 𝐴, đến bước này chỉ đơn giản là cộng hai đại lượng này lại
để tính 𝑄 thơi !!
Với định nghĩa ban đầu 𝑄 là nhiệt lượng khí nhận được, từ kết quả tính được ở biểu
thức trên, nếu :

𝑄 > 0 : Khí NHẬN nhiệt 𝑄 (khí THU nhiệt)



𝑄 = 0 : Khí khơng khơng trao đổi nhiệt với mơi trường ngồi (đoạn nhiệt)



𝑄 < 0 : Khí nhận nhiệt âm, tức là khí TỎA NHIỆT, nhiệt lượng tỏa ra là −𝑄

om



.c

Đấy.. Vậy là xong phần giải thích các đại lượng biến thiên nội năng, cơng, nhiệt lượng.

ng

Cơng thức thì rất dễ nhớ, dễ áp áp dụng, chỉ là.... các bạn cần phải hiểu rõ bản chất của nó
nhé !! Khi nào khí nhận cơng, khi nào khí sinh cơng ? Nhiệt nhận, nhiệt tỏa trong những

co

trường hợp như thế nào ?? Trình bày lý thuyết, diễn giải ở trên khá là chi tiết rồi nhé 

an

Trong các bài toán liên quan đến nhiệt lượng trao đổi trong quá trình biến đổi. Có 4 q

g

th

trình biến đổi đặc biệt sau cần nhớ (..... nhớ để làm bài cho nhanh xíu thơi, chứ khơng nhớ

on

cũng chả sao. Từ phương trình tổng qt ban đầu tính lại được hết mà

).

du

Xét q trình biến đổi từ (1) ∶ (𝑃1 , 𝑉1 , 𝑇1 ) đến (2) ∶ (𝑃2 , 𝑉2 , 𝑇2 ).

cu

u

Đẳng tích :

Thể tích chất khí trong q trình khơng thay đổi : 𝑉 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 → 𝑑𝑉 = 0
Độ biến thiên nội năng : ∆𝑈 = 𝐶𝑉 𝑛(𝑇2 − 𝑇1 )
Cơng khí thực hiện :
𝑉2

𝐴 = ∫ 𝑃(𝑉)(1)→(2) . 𝑑𝑉 = 0
𝑉1

Khí khơng thực hiện cơng
Nhiệt lượng nhận được trong q trình biến đổi :
𝑄 = ∆𝑈 = 𝐶𝑉 𝑛(𝑇2 − 𝑇1 )
Đẳng áp :
Áp suất chất khí trong q trình khơng thay đổi : 𝑃 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡

Group : facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/
CuuDuongThanCong.com

Trang 25
/>