Tiêu đề Bản sao của Chủ đề 6 ÁP SUẤT PHÂN TỬ CHẤT KHÍ QUAN HỆ GIỮA ĐỘNG NĂNG PHÂN TỬ VÀ NHIỆT ĐỘ (GV).pdf ✅

Trang 1 BÀI GIẢNG VẬT LÍ 12 – CHƯƠNG II KHÍ LÍ TƯỞNG GIÁO VIÊN GIẢNG DẠY: 20234- 2025  Xét một lượng khí gồm N phân tử chứa trong một bình lập phương có cạnh 1, trong hệ toạ độ vuông góc Oxyz như hình dưới đây. Phân từ khi gây áp suất lên thành bình  Một phân tử khối lượng m chuyến động thẳng đều song song với trục Ox với tốc độ v từ thành bình EFOH tới va chạm đàn hồi và trực diện với thành bình ABCD. Sau khi va chạm, phân tử chuyển động theo chiều ngược lại với tốc độ có cũng độ lớn v tới thành bình đối diện.  Do độ lớn của vận tốc tức thời và tốc độ tức thời của một chuyển động có độ lớn bằng nhau nên động lượng của phân tử trước khi va chạm với thành bình có giá trị là +mv, sau khi va chạm với thành bình có giá trị là −mv.  Độ biến thiên động lượng của phân tử do và chạm với thành bình ABCD có độ lớn là Δp mv mv 2mv 2mv = − − = − = ( )  Ta có thể coi chuyển động của phần tử khí trước và sau khi va chạm với thành bình là chuyển động thẳng đều là vì: TÁC DỤNG CỦA MỘT PHÂN TỬ KHÍ LÊN THÀNH BÌNH
Trang 2 BÀI GIẢNG VẬT LÍ 12 – CHƯƠNG II KHÍ LÍ TƯỞNG GIÁO VIÊN GIẢNG DẠY: 20234- 2025 Khoảng thời gian va chạm rất ngắn: Khi va chạm với thành bình, phân tử khí chỉ tương tác với thành bình trong một khoảng thời gian rất ngắn, thường là nano giây hoặc pico giây. Trong khoảng thời gian này, lực tác dụng lên phân tử khí rất lớn, nhưng thời gian tác dụng quá ngắn nên không ảnh hưởng đáng kể đến vận tốc của phân tử. Chuyển động của phân tử khí giữa hai lần va chạm là chuyển động thẳng đều: Sau khi va chạm với thành bình, phân tử khí sẽ tiếp tục chuyển động theo đường thẳng với vận tốc không đổi cho đến khi va chạm với thành bình tiếp theo hoặc với một phân tử khí khác.  Lực do thành bình ABCD tác dụng lên một phân tử khí và lực do một phân tử khí tác dụng lên thành bình ABCD.  Theo định luật III Newton, hai lực này có cùng độ lớn và ngược chiều nhau.  Lực do thành bình ABCD tác dụng lên một phân tử khí được gọi là lực phản xạ và có giá trị là 2 mv l −  Lực do một phân tử khí tác dụng lên thành bình ABCD được gọi là áp suất và có giá trị là 2 mv l +  Áp suất do một phân tử khí tác dụng lên thành bình ABCD được định là lực tác dụng lên một đơn vị diện tích.  Lực do một phân tử khí tác dụng lên thành bình ABCD là mv F Δt =  Diện tích bị tác dụng là diện tích một cạnh của hình vuông ABCD với 2 A l =  Do đó, áp suất do một phân tử khí tác dụng lên thành bình ABCD là m 2 mv F mv t p a l 2l  = = =  Mà A N NRT pV nRT RT V N p = =  =  2 m RT m p m v p V =  Trong đó v là tốc độ chuyển động của các phân tử. V là thể tích của lượng khí. p là động lượng của khí. p là áp suất của một lượng khí. pm là áp suất của một phân tử khí.
Trang 3 BÀI GIẢNG VẬT LÍ 12 – CHƯƠNG II KHÍ LÍ TƯỞNG GIÁO VIÊN GIẢNG DẠY: 20234- 2025  Vì số phân tử N vô cùng lớn và các phân tử chuyển động hỗn loạn trong bình nên các hướng Ox, Oy và Oz là bình đẳng. Do đó, số phân tử chuyến động theo hướng Ox, từ mặt EFOH sang mặt ABCD và ngược lại để gây áp suất lên hai mặt này chỉ bằng 1 3 số phân tử có trong bình N . 3        Vì các phân tử chuyển động hỗn loạn nên tốc độ của các phân tử không bằng nhan, do đó áp suất của mỗi phân tử tác dụng lên thành bình cũng không bằng nhan. Trung bình mỗi phân tử tác dụng lên thành bình một áp suất 2 m m p v V =  Trong đó 2 2 2 2 1 2 n v v ... v v N + + + = được gọi là trung bình của các hình phương tốc độ.  Từ những lập luận trên ta có thể viết được công thứ chính áp suất củankin trong binh tác dụng lên thành bình ABCD là 2 m N 1 Nm p p v 3 3 V = = hệ thức này hoàn toàn phù hợp với định luật Boyle.  Trong đó N V là số phân tử có trong một đơn vị thể tích, gọi là mật độ phân tử.  Nếu kí hiệu một độ phân tử là , động năng trung bình của phân tử là 2 d mv E 2 = thì biểu thức tính áp suất của N phân tử khí lúc này là d 2 p = μE 3  Từ hai hệ thức pV nRT = và d 2 p E , 3 =  ta rút ra được hệ thức d A 3 R E T 2 N =  Trong đó NA là hằng số Avogadro với A N N n =  Vì R và NA đều là các hằng số có giá trị xác định, nên ta có thể tính được giá trị của hằng số 23 23 A R 8,31 J/mol.K k 1,3.10 J/K. N 6,02.10 hat/mol − = = = Hằng số k được gọi là hằng số Boltzmann.  Do đó động năng trung bình của phân tử được xác định bằng hệ thức d 3 E kT 2 = từ hệ thức này ta thấy động năng trung bình phân tử tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối Kelvin. TÁC DỤNG CỦA N PHÂN TỬ KHÍ LÊN THÀNH BÌNH QUAN HỆ GIỮA ĐỘNG NĂNG PHÂN TỬ VÀ NHIỆT ĐỘ
Trang 4 BÀI GIẢNG VẬT LÍ 12 – CHƯƠNG II KHÍ LÍ TƯỞNG GIÁO VIÊN GIẢNG DẠY: 20234- 2025  Hệ quả + Các khí cbản chất khác nhau, khối lượng khác nhau nhưng nhiệt độ như nhau thì động năng trung bình của các phân tử bằng nhau. + Động năng trung bình của phân tử khí càng lớn thì nhiệt độ của khí càng cao. + Vì động năng trung bình phân tử tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối Kelvin nên người ta có thể coi nhiệt độ tuyệt đối là số đo động năng trung bình phân tử theo một đơn vị khác.  Một số chú ý + Tốc độ căn quân phương là A A R k = 2 N c M m = N 3kT v v m = = ⎯⎯⎯→ 3RT v = + Số phân tử khí trong bình N n V nN = = 0 A khối lượng một phân tử khí 0 A 0 m m N N n = = = với  là khối lượng riêng của chất khí. + Tốc độ trung bình là 8kT 8RT v πm πM = =