1
1
Chương 2. Môi chất và cách xác định
trạng thái của chúng
2.1. KHÍ LÝ TƯỞNG VÀ KHÍ THỰC
2.1.1. Sự khác nhau của khí thực so với khí lý tưởng
1
2
Khí lý tưởng
-Lực tác dụng giữa các phân tử:
F=0
-Độ nén: 𝑧 = !"
#$, z = 1
- Nhiệt dung riêng: hằng số và chỉ
phụ thuộc tính chất của khí đó.
- Nội năng: u = f(T)
- Entanpi: i = f(T)
-Sự chuyển pha: không có
Khí thực
-Lực tác dụng giữa các phân tử:
F≠0
-Độ nén: 𝑧 = !"
#$, z ≠ 1 và phụ
thuộc áp suất, nhiệt độ và tính
chất vật lý của khí đó.
- Nhiệt dung riêng: phụ thuộc tính
chất của khí đó, nhiệt độ và áp
suất.
- Nội năng: u = f(T, v/p)
- Entanpi: i = f(T, v/p)
-Sự chuyển pha: Rắn, lỏng, khí
2.1.1. Sự khác nhau của khí thực so với khí lý tưởng
2
2
3
2.1.2. Phương trình trạng thái của khí lý tưởng và khí thực
1. Phương trình trạng thái của khí lý tưởng
- Phương trình trạng thái được tìm từ thực nghiệm của: Boyle –
Mariotte và Gay – Lussac. Ngày nay được tìm ra nhờ thuyết động
học phân tử.
- Dạng tổng quát: F(p, v, T) = 0, có nghĩa cứ biết 2 trong số 3 thông
số trạng thái chúng ta sẽ xác định được hoàn toàn trạng thái của hệ.
-Viết cho 1 kg khí lý tưởng: p𝓋=RT
p – Áp suất tuyệt đối, N/m2
𝓋– Thể tích riêng, m3/kg
R – Hằng số chất khí, J/kg.K
T – Nhiệt độ Kelvin, 0K
3
4
1. Phương trình trạng thái của khí lý tưởng (Tiếp theo)
- Viết cho G kg khí lý tưởng: p𝓋G = GRT ↔pV= GRT
- Viết cho 1 kmol khí lý tưởng: p𝓋𝜇 = 𝜇RT ↔pV𝜇= R𝜇T
- Ở điều kiện tiêu chuẩn (p = 760 mmHg, t = 00C), thể tích của 1
kmol chất khí là V𝜇= 22,4 m3.
R𝜇= p!!
"=
!"#
!$#.$%".&&,(
&)*,$+ = 8314 J/kmol.K
Mặt khác: p𝓋= RT
↔p𝓋𝜇 = 𝜇RT
↔pV𝜇= 𝜇RT
F
R = ,!
-= .*$(
-
4
3
5
2. Phương trình trạng thái của khí thực
ØĐối với khí thực không tồn tại phương trình trạng thái đúng cho tất
cả các khí thực với mọi điều kiện áp suất, nhiệt độ và thể tích riêng.
Các phương trình hiện nay chứa nhiều hằng số thực nghiệm, phụ
thuộc vào từng chất khí.
F
Phương trình trạng thái của khí thực có sai số lớn nên không sử
dụng.
5
6
2. Phương trình trạng thái của khí thực (Tiếp theo)
- Phương trình đơn giản nhất là Van der Walls
(p+ /
𝓋#)(𝓋- b) = RT
Các hệ số: a (N.m4/kg2) và b (m3/kg) là hằng số thực nghiệm và phụ
thuộc vào bản chất của từng chất khí.
Trong đó /
𝓋#đặc trưng cho lực tương tác giữa các phân tử;
b thể tích bản thân các phân tử.
F
Trong những điều kiện cho phép chúng ta coi chúng là khí lý
tưởng để tính toán.
F
Khi xem xét chúng là khí thực, chúng ta sử dụng các bảng số hoặc
đồ thị để tính toán.
6
4
7
2.2. SỰ CHUYỂN PHA CỦA CÁC ĐƠN CHẤT
ØVật chất tồn tại ở ba trạng thái: Rắn, lỏng, khí và được gọi chung là
pha.
ØTrong thực tế còn tồn tại trạng thái plasma (điều kiện nhiệt độ cao,
áp suất cao), tuy nhiên trong nhiệt động không xét trạng thái
plasma.
ØKhi chuyển từ pha này sang pha khác cần một lượng nhiệt nhất
định gọi là nhiệt chuyển pha.
7
8
2.2. SỰ CHUYỂN PHA CỦA CÁC ĐƠN CHẤT
Nước đá ở trạng thái rắn bị tan chảy chuyển sang trạng thái lỏng
ở điều kiện nhiệt độ T > 0oC
8
5
9
2.2. SỰ CHUYỂN PHA CỦA CÁC ĐƠN CHẤT
Nước bị đóng băng khi nhiệt độ môi trường xuống dưới 0oC
9
10
2.2. SỰ CHUYỂN PHA CỦA CÁC ĐƠN CHẤT
Nhiệt chuyển pha
10