X

Lý thuyết Vật Lí 12 Kết nối tri thức

Lý thuyết Vật Lí 12 Bài 12: Áp suất khí theo mô hình động học phân tử. Quan hệ giữa động năng phân tử và nhiệt độ - Kết nối tri thức


Haylamdo biên soạn tóm tắt lý thuyết Vật Lí 12 Bài 12: Áp suất khí theo mô hình động học phân tử. Quan hệ giữa động năng phân tử và nhiệt độ sách Kết nối tri thức hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh lớp 12 nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Vật Lí 12.

Lý thuyết Vật Lí 12 Bài 12: Áp suất khí theo mô hình động học phân tử. Quan hệ giữa động năng phân tử và nhiệt độ - Kết nối tri thức

I. Áp suất khí theo mô hình động học phân tử

1. Tác dụng của một phân tử khí lên thành bình

Áp suất khí tác dụng lên thành bình càng tăng khi các phân tử khi chuyển động nhiệt càng nhanh, khối lượng và mật độ phân tử khí càng lớn.

Lý thuyết Vật Lí 12 Bài 12: Áp suất khí theo mô hình động học phân tử. Quan hệ giữa động năng phân tử và nhiệt độ | Kết nối tri thức

Từ phương trình trạng thái khí lí tưởng ta có:

pV=nRT=NNART=NRNAT=NkBT (1)

Trong đó kB=RNA=8,316,023.1023=1,381023JK là hằng số Boltzmann.

Xét hình lập phương có cạnh dài l chứa n mol khí lý tưởng. Một phân tử có khối lượng m chuyển động vận tốc v va chạm với bức tường được tô màu có diện tích S như hình vẽ bên.

Độ biến thiên động lượng: Δp=Δmv=mvxmvx=2mvvx

Gọi t là khoảng thời gian giữa hai lần va chạm liên tiếp Δt=2lvx

Lực do một phân tử tác dụng lên thành bình có độ lớn: F=ΔpΔt=2mvxΔt=mvx2l

2. Tác dụng của N phân tử khí lên thành bình

Vậy tổng lực do N phân tử tác dụng lên thành bình: F=iNFi=iNmvix2l=mliNvix2.

Giá trị trung bình tổng các lực do N phân tử tác dụng là: F¯=NmliNvix2¯=Nmv¯x2l (2)

Vì phân tử có tốc độ trung bình như nhau theo cả ba hướng nên vx2¯=vy2¯=vz2¯.

Do đó trung bình của bình phương tốc độ được viết là v2¯=vx2¯+vy2¯+vz2¯=3vx2¯ thay vào (2) ta được biểu thức: F¯=Nmvx2¯l=Nmv2¯3l

Vậy áp suất tác dụng lên thành bình là: p=FS=Nmv2¯3Sl=Nmv2¯3VpV=13Nmv2¯ (3)

II. Mối quan hệ giữa động năng phân tử và nhiệt độ

Từ (1) và (3) ta có: 13Nm2=NkBT

Do đó động năng trung bình của một phân tử là Wd¯=12mv2¯=32kBT.

kB là hằng số Boltzmann, kB = 1,38.10-23 J/K

Căn bậc hai của v2¯v2¯ được gọi là tỗc độ căn quân phương của phân tử hay còn gọi tốc độ căn bậc hai trung bình của phân tử khí, kí hiệu vrms=v2¯.

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Vật Lí lớp 12 Kết nối tri thức hay khác: