Bài 8: Mô hình động học phân tử chất khí

1. Kiến thức trọng tâm

• Mô hình động học phân tử chất khí được xây dựng trên các giả thuyết: chất khí gồm rất nhiều phân tử, các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng, kích thước phân tử rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng, các phân tử chỉ tương tác với nhau khi va chạm, và các va chạm giữa các phân tử cũng như va chạm với thành bình là va chạm đàn hồi.
• Các phân tử khí chuyển động với nhiều tốc độ khác nhau. Tốc độ trung bình của các phân tử tăng khi nhiệt độ tăng.
• Áp suất của chất khí lên thành bình là do các phân tử khí va chạm với thành bình gây ra. Số lần va chạm và độ mạnh của mỗi va chạm càng lớn thì áp suất càng lớn.
• Động năng trung bình của một phân tử khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối của khí: $\overline{W_đ} = \frac{3}{2}kT$, trong đó $k = 1,38 \times 10^{-23},J/K$ là hằng số Boltzmann, $T$ là nhiệt độ tuyệt đối ($K$).
• Từ mô hình động học phân tử, người ta giải thích được các định luật thực nghiệm về chất khí như định luật Boyle, định luật Charles và phương trình trạng thái của khí lí tưởng.
• Khí lí tưởng là khí tuân theo đúng các giả thuyết của mô hình động học phân tử. Khí thực ở nhiệt độ cao và áp suất thấp có thể coi gần đúng là khí lí tưởng.

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ: Tính động năng trung bình của một phân tử khí ở nhiệt độ $300,K$. Biết hằng số Boltzmann $k = 1,38 \times 10^{-23},J/K$.

Lời giải: Áp dụng công thức $\overline{W_đ} = \frac{3}{2}kT = 1,5 \times 1,38 \times 10^{-23} \times 300 = 6,21 \times 10^{-21},J$. Vậy động năng trung bình của một phân tử khí ở $300,K$ là $6,21 \times 10^{-21},J$.

3. Ghi nhớ

• Phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng, va chạm đàn hồi với nhau và với thành bình.
• Áp suất khí do va chạm của phân tử với thành bình gây ra.
• Động năng trung bình: $\overline{W_đ} = \frac{3}{2}kT$, tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.