Phương trình trạng thái, phương trình Clapeyron-Mendeleev

Vật lí 10.VI Vật lí chất khí thầy giáo làng 27/9/16 11,427 3
  1. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng là phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa các thông số trạng thái áp suất p, thể tích V và nhiệt độ tuyệt đối T.
    1/ Phương trình trạng thái của khí lí tưởng:

    Phương trình trạng thái của khí lí tưởng có thể được xây dựng từ lý thuyết thông qua quá trình biến đổi đẳng nhiệt và đẳng tích của một lượng khí lí tưởng xác định.
    Bài toán lý thuyết: cho một lượng khí lí tưởng xác định. Ở trạng thái ban đầu được xác định bởi các thông số trạng thái áp suất là p1; thể tích V1; nhiệt độ tuyệt đối T1.
    Biến đổi trạng thái lượng khí trên ở điều kiện nhiệt độ không đổi (đẳng nhiệt T2=T1) áp dụng Định luật Boyle-Mariotte cho quá trình biến đổi ta có:
    p2V2=p1V1 (1)​
    Tiếp tục biến đổi lượng khí trên ở điều kiện thể tích không đổi (đẳng tích) áp dụng Định luật Sác-lơ ta có
    \[\dfrac{p_{3}}{T_{3}}=\dfrac{p_{2}}{T_{2}}=\dfrac{p_{2}}{T_{1}}\]
    => \[p_{2}=\dfrac{p_{3}T_{1}}{T_{3}}\] (2)​
    Thay (2) vào (1) lưu ý V3=V2 (đẳng tích)
    \[\dfrac{p_{3}V_{1}}{T_{3}}=\dfrac{p_{1}V_{1}}{T_{1}}\] (3)​
    Phương trình (3) gọi là phương trình trạng thái của khí lí tưởng
    Các thông số trạng thái p, V, T được chọn ngẫu nhiên nên ta có thể viết lại các dạng
    Từ phương trình trạng thái khi cho p1=p2=.. =pn=p=hằng số (quá trình biến đổi đẳng áp) ta có
    \[\dfrac{V}{T}=\] hằng số
    \[\dfrac{V_{1}}{T_{3}}=\dfrac{V_{2}}{T_{2}}=...=\dfrac{V_{n}}{T_{n}}\]​
    Đây chính là phương trình biến đổi trạng thái của khí lí tưởng tuân theo Định luật Gay-Lussac
    [​IMG]
    Mối liên hệ giữa phương trình trạng thái và các đẳng quá trình đã học​

    2/ Phương trình Clapeyron-Mendeleev
    Phương trình Clapeyron-Mendeleev được xây dựng từ phương trình trạng thái của khí lí tưởng áp dụng cho trạng thái của lượng khí xác định ở điều kiện tiêu chuẩn
    po=1atm=1,013.105Pa; To=0oC=273K; thể tích Vo=n.22,4 lít/mol=n.0,0224 m3/mol
    Trong đó n là số mol của m (g) khí có khối lượng phân tử là M.
    ta có \[\dfrac{p_{o}V_{o}}{T_{o}}=\] \[
    n.\dfrac{1,013.10^{5}.0,0224}{273}=n.8,31\]​
    hằng số R=8,31 gọi là hằng số của các khí
    \[[ R ]=\dfrac{Pa.\dfrac{m^{3}}{mol}}{K}=\dfrac{\dfrac{N}{m^{2}}.\dfrac{m^{3}}{mol}}{K}=\dfrac{J}{K.mol}\]​
    Lưu ý: từ biểu thức tính công cơ học A= F.s ta có 1J = 1N.1m
    Kí hiệu [R] gọi là thứ nguyên (đơn vị) của R
    Lưu ý tác giả sử dụng kí hiệu số mol (n); khối lượng khí (m); khối lượng mol phân tử (M) trùng với kí hiệu trong hóa học để thống nhất, bạn đọc muốn kí hiệu số mol (ν); khối lượng khí (m); khối lượng mol phân tử khí (μ) theo sách giáo khoa vật lí lớp 10 nâng cao cũng được miễn là hiểu bản chất của các đại lượng đó là gì.

    Phương trình Clapeyron-Mendeleev do nhà vật lí học người Pháp, Benoit Clapeyron (1799-1864) và nhà hóa học, nhà phát minh người Nga, Dmitri Ivanovich Mendeleev (Дми́трий Ива́нович Менделе́ев) (1834-1907) nổi tiếng với bảng tuần hoàn hóa học Mendeleev. Hai người cùng nghiên cứu độc lập và cùng tìm ra phương trình trên nên được tên theo tên ghép của hai ông.
    [​IMG]
    Benoit Clapeyron (trái); Mendeleev (phải)​

    nguồn vật lí phổ thông trực tuyến
  2. Mối liên hệ giữa V và V(ở đktc)??
    1. pV/T = poVo/To
       
  3. chọn câu sai : số avôgađrô có giá trị bằng
    a) số phân tử chứa trong 14g khí nitơ
    b) số nguyên tử chứa trong 22,4l khí trơ ở nhiệt độ 0oC và áp suất 1atm
    c) số phân tử chứa trong 18g nước
    d) số nguyên tử chứa trong 4g khí heli
    1. Bạn phải đăng nhập
  4. Thầy ơi R = p.22,4/T chỉ khi trạng thái khí ở đktc tức p = 1 atm , T = 273K thôi còn một trong 2 thằng p # 1 atm , T # 273 thì đấy k phải là đktc đúng k ạ
    1. R hằng số không đổi, lần sau đừng có chụp ảnh gửi nữa, nói là thầy hiểu rồi
       
    2. Tại sao ta lại gọi R là hằng số ạ R = p.22,4/T ở đktc thôi thì p = 1 atm , T = 273K , V = n.22,4 . Thế thì R chỉ là hằng số ở đktc thôi ạ => R # p.x/T ( x : giá trị bất kì # 22,4 , p # 1 atm , T # 273K ) đúng ạ
       
    3. miễn bàn về vấn đề này nhé, em nhớ cho thầy cái hằng số đó để dùng
       
    4. thầy giáo làng thích bài này.
Share Share