NHI T H CỆ Ọ
- Là ph n c a v t lý h c nghiên c u các hi n t ng nhi t. ầ ủ ậ ọ ứ ệ ượ ệ
- Hi n t ng nhi t có th gi i thích đ c d a vào c u trúc phân t c a v t ch t. Ph n v t lýệ ượ ệ ể ả ượ ự ấ ử ủ ậ ấ ầ ậ
nghiên c u c u trúc này g i là v t lí phân t . Ngoài ra nhi t h c còn dùng ph ng pháp vĩ môứ ấ ọ ậ ử ệ ọ ươ
tìm ra qui lu t cho các quá trình bi n đ i có trao đ i nhi t và công đó là nhi t đ ng l c h c. ậ ế ổ ổ ệ ệ ộ ự ọ
CH T KHÍẤ. PH NG TRÌNH TR NG THÁI C A CH T KHÍƯƠ Ạ Ủ Ấ
1. Thuy t đ ng h c phân t ch t khí. C u t o ch t.ế ộ ọ ử ấ ấ ạ ấ
•Tính ch t c a ch t khí: ấ ủ ấ
- Bành tr ngướ
- D nénễ
- Có kh i l ng riêng r t nh so v i ch t r n và ch t l ngố ượ ấ ỏ ớ ấ ắ ấ ỏ
•C u ấtrúc c a ch t khíủ ấ
Ch t đ c c u t o t các nguyên t . Các nguyên t t ng tác v i nhau t o thànhấ ượ ấ ạ ừ ử ử ươ ớ ạ
nh ng phân t . ữ ử
•L ng ch t, molượ ấ
L ng ch t trong m t v t đ c xác đ nh theo s phân t hay nguyên t ch a trong v tượ ấ ộ ậ ượ ị ố ử ử ứ ậ
y.ấ
1 mol là l ng ch t trong đó có ch a m t s phân t hay nguyên t b ng s nguyên tượ ấ ứ ộ ố ử ử ằ ố ử
ch a trong 12g cacbonứ N=6,02.1023
A
N
m
µ
=
0
: Kh i l ng m t phân t v i ố ượ ộ ử ớ
µ
ν
m
=
: s mol.ố
•Thuy t đ ng h c phân t ch t khí:ế ộ ọ ử ấ
- Ch t khí bao g m các phân t . Kích th c phân t nh . Có th b qua kích th c yấ ồ ử ướ ử ỏ ể ỏ ướ ấ
và coi phân t nh m t ch t đi m.ử ư ộ ấ ể
- Các phân t chuy n đ ng h n lo n không ng ng. Nhi t đ càng cao thì v n t cử ể ộ ỗ ạ ừ ệ ộ ậ ố
chuy n đ ng càng l n. Chuy n đ ng h n lo n c a phân t g i là chuy n đ ng nhi tể ộ ớ ể ộ ỗ ạ ủ ử ọ ể ộ ệ
=> v n t c phân t phân b đ u trong không gian.ậ ố ử ố ề
-Khi chuy n đ ng, m i phân t va ch m v i các phân t khác và v i thành bình. Khi vaể ộ ỗ ử ạ ớ ử ớ
ch m v i thành bình t o nên áp su t c a ch t khí lên thành bình.ạ ớ ạ ấ ủ ấ
V y có th coi g n đúng phân t c a ch t khí là ch t đi m, chuy n đ ng h n lo n khôngậ ể ầ ử ủ ấ ấ ể ể ộ ỗ ạ
ng ng ch t ng tác v i nhau khi va ch m. Ch t khí nh v y g i là khí lí t ng.ừ ỉ ươ ớ ạ ấ ư ậ ọ ưở
•C u t o ch t: ấ ạ ấ
Ch t đ c c u t o t nh ng phân t chuy n đ ng nhi t không ng ng.ấ ượ ấ ạ ừ ữ ử ể ộ ệ ừ
- th khí các phân t xa nhau t ng tác y u nên chuy n đ ng h n lo n v m i phíaỞ ể ử ở ươ ế ể ộ ỗ ạ ề ọ
nên ch t khí chi m toàn b th tích bình ch a không có hình dáng và th tích xác đ nh. ấ ế ộ ể ứ ể ị
- th r n và l ng phân t g n và s p x p v i m t tr t t nh t đ nh. L c t ng tácỞ ể ắ ỏ ử ở ầ ắ ế ớ ộ ậ ự ấ ị ự ươ
gi a m t phân t và các phân t lân c n luôn luôn m nh gi cho các phân t không raữ ộ ử ử ậ ạ ữ ử
xa mà dao đ ng quanh m t v trí cân b ng. Nên ch t r n và ch t l ng có th tích xácộ ộ ị ằ ấ ắ ấ ỏ ể
đ nh. ị
2. Các đ nh lu t v khí lí t ng: ị ậ ề ưở
•Đ nh lu t Bôi-l -ma-ri- tị ậ ơ ố
nhi t đ không đ i, tích c a áp su t p và th tích V c a m t l ng khí xác đ nh là m tỞ ệ ộ ổ ủ ấ ể ủ ộ ượ ị ộ
h ng s .ằ ố
=pV
h ng sằ ố
Hay
2211 VpVp =
1
2
2
1
V
V
p
p=⇔
Đ nh lu t Sac-l . Nhi t đ tuy t đ iị ậ ơ ệ ộ ệ ố
V i m t l ng khí có th tích không đ i thì áp su t p ph thu c vào nhi t đ t c a khíớ ộ ượ ể ổ ấ ụ ộ ệ ộ ủ
nh sauư
)1(
0tpp
γ
+=
v i ớ
273
1
=
γ
: H s tăng áp đ ng tíchệ ố ẳ
+ Khí lí t ng: Là khí tuân theo đúng hai đ nh lu t Bôi-l -ma-ri- t và đ nh lu t Sac-lưở ị ậ ơ ố ị ậ ơ
+ Nhi t đ tuy t đ i:T=t+273 (K: Kenvin)ệ ộ ệ ố
V y: V=const thì ậ
2
2
1
1
T
p
T
p=
hay
* Ph ng trình tr ng thái c a khí lí t ng. Đ nh lu t Gay-luy-xacươ ạ ủ ưở ị ậ
+ Ph ng trình tr ng thái: ươ ạ
2
22
1
11
T
Vp
T
Vp =
hay
const
T
pV =
+ Đ nh lu t Gay-luy-xacị ậ P=const=>
2
2
1
1
T
V
T
V=
hay
T
V
=const
•Ph ng trình Cla-pê-ron-Men-đê-lê-épươ
RT
m
pV
µ
=
.
Ho c: p=nkTặ
+ Đ nh lu t Đan Tônị ậ
Áp su t mà h n h p khí ( các thành ph n không ph n ng v i nhau) b ng t ng các áp su tấ ỗ ợ ầ ả ứ ớ ằ ổ ấ
riêng ph n c a t ng khí có trong h n h p: ầ ủ ừ ỗ ợ
t
p=
....
321 +++ ppp
M t h n h p khí có n khí thành ph n kh i l ng ộ ỗ ợ ầ ố ượ
;....;; 321 mmm
ch a trong m t bình có th tíchứ ộ ể
V. N u ch có khí thành ph n th nh t v i kh i l ng ế ỉ ầ ứ ấ ớ ố ượ
1
m
ch a trong bình thì áp su t khí y làứ ấ ấ
1
p
. Và
1
p
: Áp su t riêng ph n c a ch t khí th nh t trong h n h p.ấ ầ ủ ấ ứ ấ ố ợ
3. Bài t p ví d :ậ ụ
•Bài t p đ nh lu t Bôi-l -ma-ri- tậ ị ậ ơ ố
Câu 1: Xét 0,1 mol khí trong đi u ki n chu n; áp su t ề ệ ẩ ấ
0
p
=1 atm=1,013.105Pa, nhi t đ 0ệ ộ 0C
a) Tính th tích ể
0
V
c a khí. V trên đ th p-V đi m A bi u di n tr ng thái nói trên.ủ ẽ ồ ị ể ể ễ ạ
b) Nén khí và gi nhi t đ không đ i Khi th tích khí ữ ệ ộ ổ ể
01 5,0 VV =
thì áp su t ấ
1
p
c aủ
khí là bao nhiêu? V trên cùng đ th đi m B bi u di n tr ng thái này?ẽ ồ ị ể ể ễ ạ
c) Vi t bi u th c c a p theo V trong quá trình nén đ ng nhi t câu b? V đ ngế ể ứ ủ ẳ ệ ở ẽ ườ
bi u di n? ể ễ
Sau đó làm nóng khí lên đ n nhi t đ t’=102ế ệ ộ 0 và gi nguyên th tích kh i khíữ ể ố
d) Tính áp su t ấ
2
p
c a khíủ
e) V trên đ th p-V đ ng bi u di n quá trình nóng đ ng tích nói trên.ẽ ồ ị ườ ể ễ ẳ
Câu 2: B m không khí áp su t ơ ở ấ
atp 1
1=
vào m t qu bóng da. M i l n b m ta đ a đ cộ ả ỗ ầ ơ ư ượ
125cm3 không khí vào bóng. H i sau khi b m 12 l n áp su t bên trong qu bóng là bao nhiêu? ỏ ơ ầ ấ ả
- Dung tích bóng không đ i 2,5litổ
- Tr c khi b m bóng ch a không khí áp su t 1 at.ướ ơ ứ ở ấ
- Nhi t đ không khí không đ i.ệ ộ ổ
Câu 3: M t b t khí có th tích tăng g p r i khi n i t đáy h lên m t h . Gi s nhi t độ ọ ể ấ ưỡ ổ ừ ồ ặ ồ ả ử ệ ộ
đáy h và m t h nh nhau, hãy tính đ sâu c a h . Bi t áp su t khí quy n là ồ ặ ồ ư ộ ủ ồ ế ấ ể
cmHgp 75
0=
Câu 4: M t c t không khí ch a trong ng nh , dài, ti t di n đ u. C t không khí đ c ngănộ ộ ứ ố ỏ ế ệ ề ộ ượ
cách v i khí quy n b ng c t th y ngân có chi u dài d=150mm. Áp su t khí quy n 750ớ ể ằ ộ ủ ề ấ ể
mmHg. Chi u dài c t không khí trong ng khi n m ngang 144mm. Hãy tính chi u dài c tề ộ ố ằ ề ộ
không khí khi:
a) ng th ng đ ng mi ng trên?ố ẳ ứ ệ ở
b) ng th ng đ ng mi ng d i?ố ẳ ứ ệ ở ướ
c) ng đ t nghiêng góc 30ố ặ 0 so v i ph ng ngang mi ng ng trên? ớ ươ ệ ố ở
d) ng đ t nghiêng góc 30ố ặ 0 so v i ph ng ngang mi ng ng d i? ớ ươ ệ ố ở ướ
Câu 5: M t xi lanh ch a khí đ y trong pittong. Pittong có th tr t không ma sát d c theo xiộ ứ ậ ể ượ ọ
lanh, có kh i l ng m có ti t di n S, khí ban đ u có th tích V, áp su t khí quy n ố ượ ế ệ ầ ể ấ ể
0
p
. Tìm
th tích khí n u pittong chuy n đ ng th ng đ ng v i gia t c a coi nhi t đ không đ i.ể ế ể ộ ẳ ứ ớ ố ệ ộ ổ
Câu 6: M t xilanh n m ngang kín hai đ u th tích V=1,2 lít và ch a không khí áp su tộ ằ ầ ể ứ ở ấ
Pap 5
010=
. Xi lanh đ c chia ra làm hai ph n b ng nhau b i m t xi lanh m ng kh i l ngượ ầ ằ ở ộ ỏ ố ượ
100g đ t th ng đ ng. Chi u dài xi lanh 2l=0,4m. Xi lanh đ c quay v i v n t c g c ặ ẳ ứ ề ượ ớ ậ ố ố
ω
quanh
tr c th ng đ ng gi a xi lanh. Tính ụ ẳ ứ ở ữ
ω
n u pittong n m cách tr c quay r=0,1m khi có cânế ằ ụ
b ng t ng đ i.ằ ươ ố
Câu 7: M t b m hút khí dung tích ộ ơ
V∆
ph i b m bao nhiêu l n đ hút khí trong bình có thả ơ ầ ể ể
tích V t áp su t ừ ấ
0
p
đ n áp su t p. Coi nhi t đ không đ i.ế ấ ệ ộ ổ
Câu 8: Trong kho ng chân không c a m t phong vũ bi u th y ngân có l t vào m t ít khôngả ủ ộ ể ủ ọ ộ
khí nên phong vũ bi u có s ch nh h n áp su t th c c a khí quy n. Khi áp su t khí quy n làể ố ỉ ỏ ơ ấ ự ủ ể ấ ể
768 mmHg phong vũ bi u ch 748mmHg, chi u dài kho ng chân không là 5,6 mm. Tìm áp su tể ỉ ề ả ấ
c a khí quy n khi phong vũ bi u ch 734 mmHg. Coi nhi t đ không đ i.ủ ể ể ỉ ệ ộ ổ
PH NG TRÌNH TR NG THÁIƯƠ Ạ
Câu 1.Có ba bình có th tích ể
VVVVVV 3;2; 321 ===
thông v i nhau nh ng cách nhi t đ i v iớ ư ệ ố ớ
nhau. Ban đ u các bình ch a cùng m t nhi t đ T0 và áp su t p0. Ng i ta h nhi t đ bìnhầ ứ ộ ệ ộ ấ ườ ạ ệ ộ
1 xu ng ố
2
0
1
T
T=
và nâng nhi t đ bình 2 lên ệ ộ
02 5,1 TT =
bình 3 lên
03
2TT =
. Tính áp su t p m i?ấ ớ
0
0
6
RT
Vp
=
ν
v i V=6 v ; ớ
0
1
2
RT
pV
=
ν
;
;
0
32
3
RT
pV
=
ν
Cho hai s mol b ng nhau ta tìm đ c áp su t m i.ố ằ ượ ấ ớ
Câu 2: M t bình kín hình tr đ t th ng đ ng đ c chia làm hai ph n b ng m t pittong n ngộ ụ ặ ẳ ứ ượ ầ ằ ộ ặ
cách nhi t, ngăn trên ch a 1 mol, ngăn d i ch a 3 mol c a cùng m t ch t khí. N u nhi t đệ ứ ướ ư ủ ộ ấ ế ệ ộ
hai ngăn đ u b ng ở ề ằ
1
T
=400K thì áp su t ngăn d i g p đôi áp su t ngăn trên . Nhi t đấ ở ướ ấ ấ ở ệ ộ
ngăn trên không đ i, ngăn d i có nhi t đ ổ ướ ệ ộ
2
T
nào thì th tích hai ngăn b ng nhau?ể ằ
vVvVVVsuyra
RT
pV
vì
Vp
Vpppppp
3;2,
2
3
:
3
2
;;
2112
21
1110012
===
===+=
ν
Khi hai ngăn b ng nhau: V=2,5vằ
Ngăn trên:
1
'
1
'
111 5
4ppVpVp == >=
nên gi i các ph ng trình ta có: ả ươ
12 4
3TT =
Ngăn d i: ướ
2
'
2
1
21
2
T
Vp
T
Vp =
=>
1
1
2
'
25
12 p
T
T
p=
Vì pittong cân b ng: ằ
1
'
1
'
2
ppp +=
Câu 3. Hai bình có th tích ể
1
V
=40 lít,
2
V
=10 lít thông v i nhau b ng m t ng có khóa ban đ uớ ằ ộ ố ầ
đóng. Khóa này ch m n u ỉ ở ế
5
21 10+≥ pp
,
21;pp
là áp su t khí trong hai bình. Ban đ u bình 1ấ ầ
ch a khí áp su t ứ ở ấ
0
p
=0,9.105 và nhi t đ ệ ộ
0
T
b ng 300K. Trong bình 2 là chân không. Ng iằ ườ
ta nung nóng đ u hai bình t ề ừ
0
T
đ n T=500Kế
a) T i nhi t đ nào thì khóa m ?ớ ệ ộ ở
b) Tính áp su t cu i cùng trong m i bình?ấ ố ỗ
Khóa m : ở
Papp m
5
110==
KT
T
p
T
p
m
m
m333
0
0== >=
Chênh l ch áp su t hai bên:ệ ấ
Pap 5
10=∆
Bình 1:
010 RTVp
ν
=
RTpV
RTVpp
22
11
)(
ν
ν
=
=∆+
4. Bài t p chuyên sâu:ậ
* Áp d ng đ nh lu t Bôilomariotụ ị ậ
Câu 2: M t ng th y tinh, ti t di n nh và đ u chi u dài 2L (mm) đ t th ng đ ng, đ u kín ộ ố ủ ế ệ ỏ ề ề ặ ẳ ứ ầ ở
d i. N a d i c a ng ch a khí nhi t đ ướ ử ướ ủ ố ứ ở ệ ộ
0
T
còn n a trên ch a đ y th y ngân.ử ứ ầ ủ
Ph i làm nóng khí trong ng đ n nhi t đ th p nh t là bao nhiêu đ t t c th y ngân b đ yả ố ế ệ ộ ấ ấ ể ấ ả ủ ị ẩ
ra kh i ng. Áp su t khí quy n là L (mm) th y ngân.ỏ ố ấ ể ủ
HD: Tìm ph ng trình c a T theo x v i x là kho ng d ch chuy n c a c t th y ngân v tríươ ủ ớ ả ị ể ủ ộ ủ ở ị
b t kỳ=> ph ng trình b c 2 . Bi n lu n khi x tăng t 0 đ n L/2 thì T tăng tr ng thái cânấ ươ ậ ệ ậ ừ ế ạ