NộI Dung
- TL; DR (Quá dài; Không đọc)
- Luật khí lý tưởng
- Điều gì xảy ra nếu Gas không lý tưởng
- Làm thế nào áp suất khác nhau với nhiệt độ
Trái ngược với các phân tử trong chất lỏng hoặc chất rắn, những chất trong khí có thể di chuyển tự do trong không gian mà bạn giam cầm chúng. Chúng bay về, thỉnh thoảng va chạm với nhau và với các bức tường container. Áp lực tập thể mà chúng tác động lên thành bình chứa phụ thuộc vào lượng năng lượng mà chúng có. Chúng lấy năng lượng từ nhiệt trong môi trường xung quanh, vì vậy nếu nhiệt độ tăng, áp suất cũng tăng. Trong thực tế, hai đại lượng có liên quan bởi luật khí lý tưởng.
TL; DR (Quá dài; Không đọc)
Trong một bình chứa cứng, áp suất do khí gây ra thay đổi trực tiếp theo nhiệt độ. Nếu bình chứa không cứng, cả thể tích và áp suất đều thay đổi theo nhiệt độ theo định luật khí lý tưởng.
Luật khí lý tưởng
Xuất phát trong một khoảng thời gian nhiều năm qua công việc thử nghiệm của một số cá nhân, luật khí lý tưởng tuân theo luật Boyles và luật Charles và Gay-Lussac. Các trạng thái trước đây cho biết, ở một nhiệt độ nhất định (T), áp suất (P) của khí nhân với thể tích (V) mà nó chiếm là một hằng số. Loại thứ hai cho chúng ta biết rằng khi khối lượng của khí (n) được giữ không đổi, thể tích tỷ lệ thuận với nhiệt độ. Ở dạng cuối cùng, luật khí lý tưởng nêu rõ:
PV = nRT, trong đó R là hằng số gọi là hằng số khí lý tưởng.
Nếu bạn giữ khối lượng khí và thể tích của bình chứa không đổi, mối quan hệ này sẽ cho bạn biết rằng áp suất thay đổi trực tiếp theo nhiệt độ. Nếu bạn vẽ biểu đồ các giá trị khác nhau của nhiệt độ và áp suất, biểu đồ sẽ là một đường thẳng có độ dốc dương.
Điều gì xảy ra nếu Gas không lý tưởng
Một loại khí lý tưởng là một loại khí trong đó các hạt được giả sử là có tính đàn hồi hoàn hảo và không thu hút hoặc đẩy nhau. Hơn nữa, các hạt khí được cho là không có thể tích. Trong khi không có khí thực sự đáp ứng các điều kiện này, nhiều người đến đủ gần để có thể áp dụng mối quan hệ này. Tuy nhiên, bạn phải xem xét các yếu tố trong thế giới thực khi áp suất hoặc khối lượng của khí trở nên rất cao, hoặc thể tích và nhiệt độ trở nên rất thấp. Đối với hầu hết các ứng dụng ở nhiệt độ phòng, luật khí lý tưởng cung cấp một xấp xỉ đủ tốt về hành vi của hầu hết các loại khí.
Làm thế nào áp suất khác nhau với nhiệt độ
Miễn là thể tích và khối lượng của khí không đổi, mối quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ trở thành P = KT, trong đó K là hằng số xuất phát từ thể tích, số mol khí và hằng số khí lý tưởng. Nếu bạn đặt một chất khí đáp ứng các điều kiện khí lý tưởng vào một bình chứa có thành cứng để thể tích không thể thay đổi, bịt kín bình chứa và đo áp suất trên thành bình, bạn sẽ thấy nó giảm khi bạn hạ nhiệt độ. Vì mối quan hệ này là tuyến tính, bạn chỉ cần hai lần đọc nhiệt độ và áp suất để vẽ một đường mà từ đó bạn có thể ngoại suy áp suất của khí ở bất kỳ nhiệt độ nào.
Mối quan hệ tuyến tính này bị phá vỡ ở nhiệt độ rất thấp khi độ đàn hồi không hoàn hảo của các phân tử khí trở nên đủ quan trọng để ảnh hưởng đến kết quả, nhưng áp suất vẫn sẽ giảm khi bạn hạ nhiệt độ. Mối quan hệ cũng sẽ là phi tuyến nếu các phân tử khí đủ lớn để ngăn chặn việc phân loại khí là lý tưởng.