Định luật Khí lý tưởng
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| ideal gas law/aɪˈdɪəl ɡæs lɔː/ | Phương trình trạng thái khí lý tưởng |
| kelvin/ˈkelvɪn/ | Kelvin |
Một phương trình cho tất cả các loại khí
- Nén một quả bóng bay thì áp suất tăng lên.
- Đun nóng nó thì nó phồng to ra.
- Mọi loại khí -- không khí, heli, hơi nước -- đều tuân theo cùng một quy tắc đơn giản.
- Bốn đại lượng, một phương trình gọn gàng, liên kết chúng lại với nhau.
Định luật khí lý tưởng
- Định luật khí lý tưởng là:
- $P$ là áp suất, $V$ là thể tích, $n$ là số mol, $T$ là nhiệt độ, và $R$ là hằng số khí.
- Biết bất kỳ ba đại lượng nào, bạn có thể tìm được đại lượng thứ tư.
$PV = nRT$ chứa bao nhiêu biến số (đếm P, V, n, T nhưng không kể hằng số R)?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$P$, $V$, $n$, $T$ là bốn biến số; $R$ là hằng số.
Hằng số khí và đơn vị đo
- $R = 8.314\ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}$, hoặc $0.0821\ \text{L}\cdot\text{atm/(mol}\cdot\text{K)}$.
- Nhiệt độ phải tính bằng kelvin, tuyệt đối không dùng độ Celsius.
- Đồng nhất đơn vị đo của bạn với $R$ mà bạn đã chọn.
Trước khi dùng $PV = nRT$, nhiệt độ phải được chuyển đổi sang...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Các định luật khí yêu cầu nhiệt độ tuyệt đối tính bằng kelvin.
Sự trao đổi giữa các biến số
- Ở $T$ và $n$ không đổi: nén thể tích lại thì áp suất tăng lên.
- Ở $P$ và $n$ không đổi: đun nóng thì thể tích tăng lên.
- Nhiều mol hơn ở $T$ và $V$ không đổi nghĩa là áp suất lớn hơn.
Nén khí
Ở nhiệt độ không đổi, áp suất và thể tích tỉ lệ nghịch.
Ở nhiệt độ và số mol không đổi, giảm một nửa thể tích sẽ làm gấp đôi áp suất.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$P$ và $V$ tỉ lệ nghịch khi $n$ và $T$ không đổi.
Ở áp suất và số mol không đổi, gia nhiệt khí sẽ khiến thể tích của nó...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Ở $P$ không đổi, $V$ tỉ lệ thuận với $T$.
Tìm áp suất của $2\ \text{mol}$ khí trong $10\ \text{L}$ ở $300\ \text{K}$ (sử dụng $R = 0.0821$).
- $P = \dfrac{nRT}{V} = \dfrac{(2)(0.0821)(300)}{10}$.
- $P \approx 4.9\ \text{atm}$.
Tìm P cho $1\ \text{mol}$ trong $2\ \text{L}$ tại $300\ \text{K}$ ($R = 0.0821$), tính bằng atm (1 chữ số thập phân).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$P = nRT/V = (1)(0.0821)(300)/2 \approx 12.3\ \text{atm}$.
Mô hình khí lý tưởng hoạt động tốt nhất ở nhiệt độ cao và áp suất ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Áp suất thấp giữ cho các phân tử cách xa nhau, nên lực hút có thể bỏ qua.
Luôn luôn chuyển đổi nhiệt độ sang kelvin (cộng 273) trước khi sử dụng $PV = nRT$ -- độ Celsius sẽ cho kết quả vô nghĩa. Giữ đơn vị đo nhất quán với $R$ của bạn (L và atm, hoặc m$^3$ và Pa). Và "lý tưởng" giả định các hạt điểm không có lực hút, là xấp xỉ tốt nhất ở nhiệt độ cao và áp suất thấp.
Định luật khí lý tưởng $PV = nRT$ liên kết áp suất, thể tích, số mol và nhiệt độ thông qua hằng số khí $R$. Biết bất kỳ ba đại lượng nào để tìm đại lượng thứ tư. Nhiệt độ phải tính bằng kelvin, và đơn vị đo phải khớp với $R$ của bạn. Mô hình này là lý tưởng -- tốt nhất ở nhiệt độ cao ($T$) và áp suất thấp ($P$).