Thuyết động học phân tử chất khí: Chất khí bao gồm các phân tử có kích thước rất nhỏ chuyển động nhiệt hỗn loạn không ngừng. Nhiệt độ càng cao thì các phân tử chất khi chuyển động càng nhanh. Các phân tử chất khí va chạm với nhau và va chạm với bình chứa gây nên áp suất cho thành bình.

1/ Thuyết động học phân tử chất khí
Chất khí là một dạng tồn tại của vật chất. Chất khí (không khí) có rất nhiều xung quanh ta và gây ra áp suất vô cùng lớn lên chúng ta.
tìm hiểu thêm về suất của khí quyển

Nếu không thể nhìn thấy được chất khí tại sao bạn biết chất khí có tồn tại?

Vật lí là bộ môn khoa học của tự nhiên, để hiểu và giải thích được các điều trên ta hãy bắt đầu từ những hiện tượng trong tự nhiên gần gũi trong cuộc sống trước.
Tự nhiên đã ban cho loài người chúng ta một giác quan đó là khứu giác để có thể nhận biết được khoảng hơn 10.000 mùi khác nhau. Trong một căn phòng khoảng 10m² bạn cầm bình nước hoa và bắt đầu xịt. Bạn nhận thấy rằng gần như cả căn phòng thơm mùi nước hoa. Điều này chứng tỏ hương thơm đó đã lan rộng trong phòng theo mọi hướng khác nhau. Bằng mắt thường bạn không thể nhìn thấy "mùi thơm" nhưng bạn biết nó tồn tại nhờ khứu giác. Vì "mùi thơm" không thể nhìn thấy nên ta có thể dự đoán được nó có kích thước rất rất nhỏ ta tạm gọi là các hạt khí
Quả sầu riêng, một loại quả phát tán "mùi" trong không khí rất lâu và "nặng" tùy vào mỗi người sẽ nhận định đó là mùi thơm hoặc ngược lại

Nếu các hạt khí đã rất nhỏ tại sao nó có thể gây sức ép (áp suất) vô cùng lớn?

Điều này chỉ có thể giải thích rằng các hạt khí đó chuyển động với tốc độ rất lớn và trong quá trình va chạm với vật cản nó gây ra sức ép (áp suất lên vật cản đó)
Để giải thích chung cho các hiện tượng liên quan đến chất khí, vật lí học đưa ra thuyết động học phân tử chất khí.

Nội dung của thuyết động học phân tử chất khí

• Chất khí bao gồm các phân tử có kích thước rất nhỏ.
  
• Các phân tử chất khí chuyển động hỗn loạn không ngừng. Nhiệt độ càng cao thì các phân tử chất khi chuyển động càng nhanh, các chuyển động hỗn loạn của phân tử chất khí được gọi là chuyển động nhiệt.
  
• Khi chuyển động nhiệt các phân tử chất khí va chạm với nhau và va chạm với bình chứa gây nên áp suất cho thành bình.

Chất khí được cấu tạo từ các phân tử chuyển động nhiệt hỗn loạn không ngừng chúng va chạm với nhau và va chạm với thành bình gây nên áp suất cho thành bình[/caption]
Lưu ý các thuyết vật lí thường không cần chứng minh, nó được coi như một tiên đề để vận dụng giải thích các hiện tượng vật lí trong tự nhiên. Nếu giải thích đó hợp lý và phù hợp với các kết quả thực nghiệm thu được thì ta mặc nhiên là nó đúng. Nếu bạn chỉ cần chỉ ra được một hiện tượng vật lí khiến thuyết vật lí sai (trong một phạm vi nào đó) bạn có thể xây dựng một thuyết vật lí mới.

2/ Phân loại chất khí
Khí thực: là các chất khí tồn tại trong thực tế mà ta đã biết như Oxi, Nitơ, Cácboníc …
Khí lí tưởng: là chất khí mà các phân tử được coi là chất điểm chúng chỉ tương tác với nhau khi va chạm. (Khí lí tưởng được coi là chất khí chỉ tồn tại trong lý thuyết)

3/ Thông số trạng thái của chất khí:
Do các phân tử chất khí rất nhiều, lại chuyển động hỗn loạn, nên để nghiên cứu vận dụng các định luật vật lí cho chất khí vào tự nhiên, trong chương trình vật lí phổ thông người ta đưa vào các thông số áp suất (p), thể tích (V), và nhiệt độ tuyệt đối (T) gọi là các thông số trạng thái để xác định trạng thái của một khối khí xác định.
Khi một trong ba thông số thể tích, áp suất, nhiệt độ thay đổi ta gọi đó là quá trình biến đổi trạng thái của chất khí.

Khi một thông số trạng thái không đổi ta gọi đó là các đẳng quá trình

• áp suất (p) không đổi = > quá trình đẳng áp ( p = hằng số)
  
• thể tích (V) không đổi = > quá trình đẳng tích (V = hằng số)
  
• nhiệt độ tuyệt đối (T) không đổi = > quá trình đẳng nhiệt (T = hằng số).

4/ Công thức xác định mol, thể tích, khối lượng của một chất khí bất kỳ

a/ Số A-vô-ga-đro (N$_{A}$): Được đặt theo tên nhà vật lí học người Ý, Amedeo Avogadro (1776-1856). Được định nghĩa là số nguyên tử có trong 1 mol lượng chất bất kỳ.
N$_{A}$ = 6,022.10²³ (mol^-1)
b/ Cách xác định số mol của chất khí bất kỳ:

\[n= \dfrac{m}{M}\]​

Trong đó:

• m: khối lượng của chất khí (g)
  
• M: khối lượng mol của phân tử chất khí (g)

Nếu xét ở điều kiện tiêu chuẩn (áp suất là 1atm, nhiệt độ là O K, thể tích là 22,4lít)

\[n= \dfrac{V}{22,4}\]​

Trong đó

• V: thể tích của chất khí (lít)
  
• 1 lít = 1dm³ = 10^-3m³

c/ Cách xác định số phân tử chất khí có trong một lượng khí bất kỳ

\[N = n.N_{A} = \dfrac{m}{M}.N_{A}\]​

d/ Mật độ phân tử khí (số phân tử có trong 1 đơn vị thể tích)​

\[n'= \dfrac{N}{V}\]​

Chân dung nhà vật lí học Amedeo Avogadro
​

Trong sách giáo khoa vật lí chương trình phổ thông lớp 10 nâng cao ký hiệu số mol (n) là υ, khối lượng mol (M) là µ ở đây tác giả ký hiệu là n và M tương đương với ký hiệu trong hóa học thành một thể thống nhất, không cần thiết phải ký hiệu lại để đỡ rối. Nếu bạn nắm rõ hóa học sẽ tính mấy đại lượng này rất đơn giản.
Ví dụ 1: tính số nguyên tử C có trong 1g khí Cácbonic (CO₂)
ta có m = 1g; M$_{CO2}$ = M$_{C}$ + 2M$_{O}$ = 12 + 2.16 = 44(g)

= > \[N = \dfrac{1}{44}.N_{A}\] = 1,368.10$^{23 }$(nguyên tử)​

Ví dụ 2: tính số nguyên tử Oxi có trong 11,2lít khí Cácbonic (CO₂) ở điều kiện tiêu chuẩn

\[N = 2.\dfrac{11,2}{22,4}.N_{A}\] = 6,022.10$^{23 }$(nguyên tử)​

Xem thêm:
Tổng hợp lý thuyết, bài tập vật lí lớp 10 chương chất khí

nguồn vật lí phổ thông trực tuyến