Một bình khí kín thay đổi áp suất khi được làm nóng. Tỉ lệ nhiệt độ Celsius không thể dự đoán sự thay đổi áp suất vì mô hình khí sử dụng nhiệt độ tuyệt đối.
Xây dựng mô hình
Trong mô hình khí, các hạt chuyển động ngẫu nhiên và áp suất phát sinh từ sự truyền động lượng tại thành bình.
Phương trình khí lý tưởng liên hệ áp suất, thể tích, lượng chất và nhiệt độ tuyệt đối.
Nhiệt độ tuyệt đối: Nhiệt độ trên thang đo kelvin.
Khí lý tưởng: Mô hình khí với các giả định đơn giản hóa đã xác định.
Ở nhiệt độ không đổi pV giữ nguyên: 300 × 20 = 100 × 60 = 6,000
Chọn bằng chứng để kiểm định mô hình
Ở điều kiện số mol và thể tích không đổi, áp suất tỷ lệ thuận với nhiệt độ Kelvin.
Ở điều kiện nhiệt độ và số mol không đổi, áp suất nghịch đảo với thể tích.
Xác định các đại lượng nào không đổi trước khi chọn mối quan hệ.
Trong phòng thí nghiệm: Sử dụng thiết bị được phê duyệt với dải nhiệt độ và giới hạn áp suất do giáo viên đặt ra. Cho đến khi cân bằng nhiệt và ghi lại áp suất theo nhiệt độ kelvin. Tuyệt đối không nung nóng bình kín tự chế.
Bắt đầu từ các đại lượng đã biết
Đã biết: Áp suất là 100 kPa ở 300 K, với thể tích và số mol không đổi.
Tại 330 K, p2/p1=T2/T1. p2=p1 T2/T1=100×330/300=110 kPa.
Mức tăng 30 °C tương đương với sự thay đổi 30 K, nhưng tỷ số nhiệt độ phải sử dụng Kelvin.
Lượt của bạn: Ở thể tích không đổi, áp suất là 120 kPa ở 300 K. Tìm áp suất ở 350 K.
Kiểm tra kết luận và giới hạn của nó
Khí lý tưởng là một mô hình có điều kiện áp dụng.
0°C không phải là chuyển động phân tử bằng không, và năng lượng nội không chỉ phụ thuộc vào áp suất.
Không đúng: Tỷ số áp suất khí luôn có thể dùng nhiệt độ Celsius. Tỷ số nhiệt độ chỉ có ý nghĩa khi tính từ nhiệt độ tuyệt đối. Từ 300 K đến 350 K là tỷ số 350/300; cùng nhiệt độ đó bằng Celsius, 27 và 77, sẽ cho kết quả 77/27 - một đáp án sai khác biệt.
Tóm tắt:
Trong mô hình khí, các hạt chuyển động ngẫu nhiên và áp suất phát sinh từ sự truyền động lượng tại thành bình.
Ở điều kiện số mol và thể tích không đổi, áp suất tỷ lệ thuận với nhiệt độ Kelvin.
Lưu ý: khí lý tưởng là một mô hình có điều kiện áp dụng.
Viết từ áp suất 135 kPa
Ở thể tích xác định, áp suất là 90 kPa tại 200 K.
Tìm áp suất ở 300 K. Tỷ số phải sử dụng Kelvin.
Viết từ bẫy đơn vị Celsius
Một khối khí ở nhiệt độ 27 °C được gia nhiệt lên nhiệt độ 127 °C trong điều kiện thể tích không đổi.
Kelvin chạy từ 300 K lên 400 K, do đó áp suất tăng thêm 400 ÷ 300 ≈ 1.33 — coi rằng 27 → 127 là tỷ số là một sai lầm điển hình.
Viết từ đọc giá trị tuyệt đối không
Đường biểu diễn áp suất của khí trong thể tích không đổi được kéo dài xuống phía dưới theo quy luật tuyến tính.
Đường thẳng này cắt trục hoành tại −273 °C tương đương 0 K — thang đo Kelvin ĐƯỢC ĐỊNH NGHĨA bởi điểm cắt này, chứ không phải được tìm thấy trực tiếp bằng nhiệt kế.
Viết từ thể tích bị giảm một nửa
Thể tích của một khí giảm đi một nửa ở nhiệt độ không đổi.
Các phân tử va chạm với thành bình thường xuyên gấp đôi, nên áp suất tăng gấp đôi — Định luật Boyle theo cách đếm va chạm, pV không đổi.
Viết từ nhiệt độ Kelvin gấp đôi
Một khí có thể tích cố định từ 150 K được làm nóng lên 300 K.
Áp suất tăng gấp đôi — P/T là hằng số, và việc nhân đôi kelvin CHÍNH LÀ việc nhân đôi áp suất ở thể tích không đổi.
Khám phá
Gas pressure uses kelvin temperature
$\frac{p_2}{p_1}=\frac{T_2}{T_1}\frac{V_1}{V_2}$
For a fixed amount of ideal gas, pressure rises with kelvin temperature and falls as volume increases.
Nhiều chủ đề hơn trong Tổ chức Baccalaureate Quốc tế · IB Diploma · Physics · HL
