Chuyên đề Chất Khí bồi dưỡng HSG Vật Lý 10

BỒI DƯỜNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ LỚP 10

CHUYÊN ĐỀ: CHẤT KHÍ

PHẦN I: CHẤT KHÍ. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA CHẤT KHÍ

1. Thuyết động học phân tử chất khí. Cấu tạo chất.

• Tính chất của chất khí:

  • Bành trướng

  • Dễ nén

  • Có khối lượng riêng rất nhỏ so với chất rắn và chất lỏng

• Cấu trúc của chất khí

  • Chất được cấu tạo từ các nguyên tử. Các nguyên tử tương tác với nhau tạo thành những phân tử.

• Lượng chất, mol

  • Lượng chất trong một vật được xác định theo số phân tử hay nguyên tử chứa trong vật ấy.

  • 1 mol là lượng chất trong đó có chứa một số phân tử hay nguyên tử bằng số nguyên tử chứa trong 12g cacbon N=6,02.10²³

\({m_0} = \frac{\mu }{{{N_A}}}\): Khối lượng một phân tử với \(\nu  = \frac{m}{\mu }\) : số mol.

• Thuyết động học phân tử chất khí:

  • Chất khí bao gồm các phân tử. Kích thước phân tử nhỏ. Có thể bỏ qua kích thước ấy và coi phân tử như một chất điểm.

  • Các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng. Nhiệt độ càng cao thì vận tốc chuyển động càng lớn. Chuyển động hỗn loạn của phân tử gọi là chuyển động nhiệt => vận tốc phân tử phân bố đều trong không gian.

  • Khi chuyển động, mỗi phân tử va chạm với các phân tử khác và với thành bình. Khi va chạm với thành bình tạo nên áp suất của chất khí lên thành bình.

  • Vậy có thể coi gần đúng phân tử của chất khí là chất điểm, chuyển động hỗn loạn không ngừng chỉ tương tác với nhau khi va chạm. Chất khí như vậy gọi là khí lí tưởng.

• Cấu tạo chất:

  • Chất được cấu tạo từ những phân tử chuyển động nhiệt không ngừng.

  • Ở thể khí các phân tử ở xa nhau tương tác yếu nên chuyển động hỗn loạn về mọi phía nên chất khí chiếm toàn bộ thể tích bình chứa không có hình dáng và thể tích xác định.

  • Ở thể rắn và lỏng phân tử ở gần và sắp xếp với một trật tự nhất định. Lực tương tác giữa một phân tử và các phân tử lân cận luôn luôn mạnh giữ cho các phân tử không ra xa mà dao động quanh một vị trí cân bằng. Nên chất rắn và chất lỏng có thể tích xác định.

2. Các định luật về khí lí tưởng:

• Định luật Bôi-lơ-ma-ri-ốt

Ở nhiệt độ không đổi, tích của áp suất p và thể tích V của một lượng khí xác định là một hằng số.

                               pV= hằng số

• Định luật Sac-lơ. Nhiệt độ tuyệt đối

Với một lượng khí có thể tích không đổi thì áp suất p phụ thuộc vào nhiệt độ t của khí như sau

\(p = {p_0}(1 + \gamma t)\) với \(\gamma  = \frac{1}{{273}}\) : Hệ số tăng áp đẳng tích

Khí lí tưởng: Là khí tuân theo đúng hai định luật Bôi-lơ-ma-ri-ốt và định luật Sac-lơ

Nhiệt độ tuyệt đối:T=t+273 (K: Kenvin)

Vậy: V=const thì \(\frac{{{p_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}}}{{{T_2}}}\) hay  \(\frac{p}{T} = const\)

• Phương trình trạng thái của khí lí tưởng. Định luật Gay-luy-xac

+ Phương trình trạng thái:  \(\frac{{{p_1}{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}{V_2}}}{{{T_2}}}\) hay  \(\frac{{pV}}{T} = const\)

+ Định luật Gay-luy-xac                

P=const=>  \(\frac{{{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{V_2}}}{{{T_2}}}\) hay  \(\frac{V}{{{T_{}}}}\) =const

• Phương trình Cla-pê-ron-Men-đê-lê-ép

.\(pV = \frac{m}{\mu }RT\)

Hoặc: p=nkT

• Định luật Đan Tôn

Áp suất mà hỗn hợp khí ( các thành phần không phản ứng với nhau)  bằng tổng các áp suất riêng phần của từng khí có trong hỗn hợp:

p= \({p_1} + {p_2} + {p_3} + ....\)

Một hỗn hợp khí có n khí thành phần khối lượng chứa trong một bình có thể tích V. Nếu chỉ có khí thành phần thứ nhất với khối lượng chứa trong bình thì áp suất khí ấy là . Và : Áp suất riêng phần của chất khí thứ nhất trong hốn hợp.

3. Bài tập ví dụ:

{-- xem đầy đủ nội dung ở phần xem online hoặc tải về --}