Phương trình trạng thái khí lí tưởng | Vật Lý Đại Cương

Thuyết động học tập phân tử cho biết thêm thực chất của nhiệt độ đó là sự hoạt động láo lếu loàn của những phân tử, tấn công sập trọn vẹn những ý kiến về hóa học nhiệt độ trước tê liệt. Nó phân tích và lý giải thỏa xứng đáng từng hiện tượng lạ và đặc thù nhiệt độ của những hóa học. Từ phương trình cơ phiên bản (7.1), tao tìm ra phương trình tình trạng khí lí tưởng, kiểm nghiệm lại những toan luật thực nghiệm về hóa học khí trước tê liệt.

Bạn đang xem: Phương trình trạng thái khí lí tưởng | Vật Lý Đại Cương

1. Phương trình tình trạng khí lí tưởng

Trạng thái của một hệ vật lý cơ được tế bào mô tả vì chưng những thông số kỹ thuật – gọi là thông số kỹ thuật tình trạng. Thông số nào là đặc thù mang đến đặc thù vi tế bào của hệ thì tao gọi này là thông số kỹ thuật vi mô; thông số kỹ thuật nào là đặc thù mang đến đặc thù mô hình lớn của hệ thì tao gọi này là thông số kỹ thuật mô hình lớn.

Trạng thái của một khối khí lí tưởng rất có thể được tế bào mô tả vì chưng những thông số kỹ thuật vĩ mô: nhiệt độ phỏng T, áp suất p và thể tích V. Phương trình thao diễn mô tả quan hệ trong những thông số kỹ thuật tê liệt, được gọi là phương trình tình trạng lí tưởng. Ta rất có thể tìm ra quan hệ này kể từ phương trình cơ phiên bản của thuyết động học tập phân tử (7.1).

Thật vậy: Nếu gọi n là độ đậm đặc (mật độ) phân tử khí thì số phân tử khí chứa chấp nhập thể tích V là: \( N = nV \).

Từ (7.4), suy ra:  \( p.V=nkT.V=NkT=\frac{N}{{{N}_{A}}}{{N}_{A}}kT  \), với NA là số phân tử chứa chấp nhập một mol khí ( \( {{N}_{A}}=6,{{02.10}^{23}}\text{ }mo{{l}^{-1}} \) vì thế ngôi nhà Bác học  Avogadro xác lập nên người ta gọi là số Avogadro);  \( \frac{N}{{{N}_{A}}}=\frac{m}{\mu } \) = số mol khí.

Vậy:  \( pV=\frac{m}{\mu }RT  \)    (7.6)

trong tê liệt, R là hằng số khí lí tưởng:

\(R=k.{{N}_{A}}=1,{{38.10}^{-23}}.6,{{02.10}^{-23}}=8,31\text{ }\left( J.mo{{l}^{-1}}.{{K}^{-1}} \right)\)\(=0,082\text{ }\left( atm.lit.mo{{l}^{-1}}.{{K}^{-1}} \right)=0,084\text{ }\left( at.lit.mo{{l}^{-1}}.{{K}^{-1}} \right)\)

Phương trình (7.6) được gọi là phương trình Mendeleev – Clapeyron. Đó chủ yếu phương trình tình trạng của một khối khí lí tưởng bất kì.

Đối với 1 khối khí xác lập (m = const), tao có:  \( \frac{pV}{T}=const  \)       (7.7)

Vậy, với 1 khối khí xác lập, khi chuyển đổi kể từ tình trạng (1) sang trọng tình trạng (2) thì:  \( \frac{{{p}_{1}}{{V}_{1}}}{{{T}_{1}}}=\frac{{{p}_{2}}{{V}_{2}}}{{{T}_{2}}} \)      (7.8)

(7.7) và (7.8) là những phương trình tình trạng của một khối khí lí tưởng xác lập.

Nhận Dạy Kèm Vật Lý Đại Cương Online qua loa phần mềm Zoom, Google Meet,...

2. Các toan luật thực nghiệm về hóa học khí

Từ (7.7) tao rất có thể thám thính lại những toan luật thực nghiệm về hóa học khí.

a) Định luật Boyle – Mariotte

Khi \( T = const \), kể từ (7.7), suy ra: \( pV = const \)       (7.9)

Hay p1V1 = p2V2                 (7.9a)

Xem thêm: Nghiệm nguyên của "phương trình tình yêu"

Vậy, ở nhiệt độ phỏng chắc chắn, áp suất và thể tích của một khối khí xác lập tỉ lệ thành phần nghịch ngợm cùng nhau.

Đường màn biểu diễn áp suất p trở nên thiên theo dõi thể tích V khi nhiệt độ phỏng ko thay đổi được gọi là đàng đẳng nhiệt độ. Đường đẳng nhiệt độ là 1 trong đàng cong Hyperbol. Với những nhiệt độ phỏng không giống nhau thì đường thẳng liền mạch nhiệt độ cũng không giống nhau. Đường phía trên sở hữu nhiệt độ phỏng cao hơn nữa đàng ở bên dưới (T2 > T1) (hình 7.3).

b) Định luật Gay Lussac

Khi \( p = const \), kể từ (6.7) suy ra:  \( \frac{V}{T}=const  \) hoặc  \( \frac{{{V}_{1}}}{{{T}_{1}}}=\frac{{{V}_{2}}}{{{T}_{2}}} \)         (7.10)

Vậy, ở áp suất chắc chắn, thể tích và nhiệt độ phỏng vô cùng của một khối khí xác lập tỉ lệ thành phần thuận cùng nhau.

Đường màn biểu diễn thể tích V trở nên thiên theo dõi nhiệt độ phỏng T khi áp suất ko thay đổi, được gọi là đàng đẳng áp. Đường đẳng áp là 1 trong đường thẳng liền mạch sở hữu phương trải qua gốc tọa phỏng (hình 7.4). sát suất càng thấp đàng màn biểu diễn càng dốc.

c) Định luật Charles

khi V = const, tương tự động, tao cũng có:  \( \frac{p}{T}=const  \) hoặc  \( \frac{{{p}_{1}}}{{{T}_{1}}}=\frac{{{p}_{2}}}{{{T}_{2}}} \)      (7.11)

Vậy, ở thể tích chắc chắn, áp suất và nhiệt độ phỏng vô cùng của một khối khí xác lập tỉ lệ thành phần thuận với nhiệt độ nhau.

Đường màn biểu diễn áp suất p trở nên thiên theo dõi nhiệt độ phỏng T khi thể tích ko thay đổi, được gọi là đàng đẳng tích. Đường đẳng tích là 1 trong đường thẳng liền mạch sở hữu phương qua loa gốc tọa phỏng và có tính dốc càng rộng lớn khi thể tích càng nhỏ.

d) Định luật Dalton

Xét một bình kín có một láo lếu thích hợp bao gồm m hóa học khí không giống nhau. Gọi n1, n2, …., nm là độ đậm đặc ứng của những khí bộ phận thì độ đậm đặc của láo lếu thích hợp khí này là n = n1 + n2 + … + nm.

Xem thêm: 100+ hình nền Powerpoint đẹp, chuyên nghiệp, dễ thương

Theo (7.4), tao có:  \( p=nkT=\left( {{n}_{1}}+{{n}_{2}}+{{n}_{3}}+…+{{n}_{m}} \right)kT  \)

Hay  \( p={{n}_{1}}kT+{{n}_{2}}kT+{{n}_{3}}kT+…+{{n}_{m}}kT={{p}_{1}}+{{p}_{2}}+…+{{p}_{m}} \)       (7.12)

Vậy, áp suất của một láo lếu thích hợp khí vì chưng tổng những áp suất riêng rẽ phần của những khí bộ phận tạo ra.