Bài giảng Vật lí - Chương IV: Các định luật thực nghiệm về chất khí

Nội dung text: Bài giảng Vật lí - Chương IV: Các định luật thực nghiệm về chất khí

1. Chương IV CÁC ĐỊNH LUẬT THỰC NGHIỆM VỀ CHẤT KHÍ
2. Đơn vị : • 1 N/m2 = 1Pa (Pascal) • 1 at = 9,81.104 N/m2 • 1 atm = 1,013.105 N/m2 • mmHg (tor) bằng áp suất tạo bởi trọng lượng cột thủy ngân cao 1mm • 1at = 736 mmHg = 9,81.104 N/m2 • 1atm = 760 mmHg = 1,013.105 N/m2
3. 4. Nhiệt chuyển pha Khi một vật rắn hay lỏng hấp thụ nhiệt, nhiệt độ của nó không nhất thiết phải tăng lên mà nó có thể thay đổi trạng thái (pha) này sang trạng thái (pha) khác. * Khi chuyển từ pha lỏng sang pha khí ( vật phải thu nhiệt) hoặc từ khí sang lỏng (vật phải tỏa nhiệt) thì nhiệt lượng của quá trình biến đổi này gọi là nhiệt hóa hơi : Q = mLV. * Khi chuyển từ pha rắn sang pha lỏng ( vật phải thu nhiệt) hoặc từ lỏng sang rắn (vật phải tỏa nhiệt) thì nhiệt lượng của quá trình biến đổi này gọi là nhiệt nóng chảy: Q = mLf
4. b)Trong quá trình biến đổi đẳng áp (p = const) của một khối khí thì: V const T 3. Định luật Dalton: Cho một hỗn hợp khí ở nhiệt độ T. Áp suất của hỗn hợp khí bằng tổng của những áp suất riêng phần n P  Pi i 1
5. IV. Thuyết động học phân tử 1.Nội dung: Theo quan điểm của TĐH phân tử, một khối khí lý tưởng là một hệ gồm một số rất lớn các phân tử giống nhau, kích thước nhỏ không đáng kể, không tương tác với nhau (trừ khi va chạm), các phân tử này chuyển động hỗn loạn không ngừng và nếu không có tác dụng bên ngoài thì mật độ phân tử khí phân bố đồng đều và chuyển động của các phân tử hoàn toàn có tính đẳng hướng.
6. • Áp dụng định lý động lượn g: mv2 mv1 f t f là lực tác dụng trung bình của thành bình lên phân tử khí, ∆t là thời gian va chạm trung bình. Chiếu lên trục x ta được: 2mv mv mv f t f x x x t Theo ĐL Newton III lực nén do phân tử khí tác dụng lên thành bình là: 2mv f ' f x t
7. Vậy áp lực do số phân tử có vận tốc vx đến va chạm với thành bình là n 2mv f ' ox (v t.S) x n mv2S x 2 x t ox x Nhưng các phân tử có vận tốc vx khác nhau, vậy chúng gây nên áp lực tổng cộng lên thành bình S là 2 F noxmvx S vx 2 Đặt  n o x v x no là tổng số phân tử 2 vx trong một đơn vị thể tích vx no
8. Vậy 1 F n mv2S 3 o Áp suất F 1 2 mv2 P n mv2 n o o S 3 3 2 mv2 2 W P n W d 2 3 o d Wd là giá trị trung bình của động năng phân tử khí
9. V. Nội năng Năng lượng của một hệ gồm động năng ứng với chuyển động có hướng ( chuyển động cơ) của cả hệ, thế năng của hệ trong trường lực và phần năng lượng ứng với vận động bên trong hệ tức là NỘI NĂNG của hệ: W = Wđ + Wt + U Đối với khí lý tưởng nội năng là tổng động năng chuyển động nhiệt của các phân tử cấu tạo nên hệ * Nội năng có tính cộng nghĩa là nội năng của một hệ vật vĩ mô bằng tổng nội năng của từng vật vĩ mô riêng rẽ. * Nội năng là hàm trạng thái
10. 2.Định luật về sự phân bố đều năng lượng theo số bậc tự do do Boltzmann đưa ra : Ở trạng thái cân bằng nhiệt động mỗi bậc tự do tịnh tiến và quay của mỗi phân tử khí đều có một động năng trung bình bằng (1/2)kT.
11. Suy ra: * Nội năng của một mol khí lý tưởng: i i U N W N kT RT A đ 2 A 2 * Nội năng của một khối khí lý tưởng khối lượng m : m i U RT  2 µ là khối lượng của một mol
12. PT trạng thái của khí trước khi hơ nóng: M a) p V RT 1 1  1 MR 10.8,31 3 3 V1 T1 4 283 2,4.10 m p1 3.9,81.10 .32 b) M p V RT 2 2  2  p V 32.3.9,81.104.10.10 3 T 2 2 1133K 2 MR 10.8.31
13. 2. Có 10kg khí đựng trong một bình kín, áp suất 107 N/m2 . Người ta lấy ở bình ra một lượng khí cho tới khi áp suất của khí còn lại trong bình bằng 2,5.106 N/m2 . Coi nhiệt độ của khối khí không đổi. Tìm lượng khí đã lấy ra.
14. 3. Có hai bình cầu được nối với nhau bằng một ống có khóa, đựng cùng một chất khí. Áp suất ở bình thứ nhất là 2.105 N/m2 , ở bình thứ hai là 106N/m2 . Mở khóa nhẹ nhàng để hai bình thông với nhau sao cho nhiệt độ khí vẫn không đổi. Khi đã cân bằng, áp suất ở hai bình là 4.105 N/m2 . Tìm thể tích của bình cầu thứ hai, nếu biết thể tích của bình cầu thứ nhất là 15dm3 .