TRẠNG THÁI KHÍ Hoá Đại Cương A1 Hồ Thị Cẩm Hoài, P Các tính chất khí • Mọi vật chất tồn pha: rắn, lỏng khí • Các chất khí dễ bị nén, ép phân bố toàn thể tích vật chứa chúng • Khi chất khí bị nén, thể tích giảm • Các chất khí luôn tạo hỗn hợp đồng thể với chất khí khác Hồ Thị Cẩm Hoài, P Hồ Thị Cẩm Hoài, P Hồ Thị Cẩm Hoài, P ÁP SUẤT Áp suất không khí khí áp kế (barometer) • Áp suất lực tác dụng đơn vị diện tích: F P= A • Trọng lực tạo nên lực lên khí trái đất • Một cột không khí tiết diện m2 tạo nên lực 105 N • Áp suất cột không khí m2 100 kPa Hồ Thị Cẩm Hoài, P Áp suất Áp suất không khí khí áp kế (barometer) Hồ Thị Cẩm Hoài, P Áp suất Áp suất không khí khí áp kế (barometer) • Hệ đơn vị SI : N = kg.m/s2; Pa = N/m2 • Áp suất không khí đo áp kế (barometer) • Nếu cột (mao quản) nhúng vật chứa thủy ngân thông với khí quyển, mực thủy ngân dâng lên đến 760 mm cột • Áp suất chuẩn khí áp suất tạo mực thuỷ ngân 760 mm of Hg cột Hồ Thị Cẩm Hoài, P Đơn vị: • SI: pascal (Pa) = N/m2 • Thông thường :1 atm = 760 mm Hg = 760 torr = 14.7 lb/in2 (psi) = 101.325 kPa = 1.013 bar Hồ Thị Cẩm Hoài, P Áp suất Áp suất không khí khí áp kế (barometer) Hồ Thị Cẩm Hoài, P Áp khí hệ kín áp kế (Manometer) Ápsuất suất • Áp suất khí hệ không thông với khí đo áp kế (manometers) • Một áp kế gồm bầu chứa khí gắn vào ống hình chữ U (U-tube) chứa Hg • Nếu ống hình chữ U đóng, áp suất khí chênh lệch chiều cao chất lỏng cột (thường thủy ngân) • Nếu ống hình chữ U mở thông với khí quyển, ta sử dụng hệ thức sau: – Nếu Pgas < Patm Pgas + Ph2 = Patm – Nếu Pgas > Patm Pgas = Patm + Ph2 Hồ Thị Cẩm Hoài, P 10 Thuyết động học phân tử • Khi động tăng, vận tốc phân tử khí tăng • Vận tốc trung bình, u, vận tốc phân tử khí có động trung bình ε liên hệ qua hệ thức ε = ½mu2 Hồ Thị Cẩm Hoài, P 32 Kinetic-Molecular Theory Application to the Gas Laws • As volume increases at constant temperature, the average kinetic of the gas remains constant Therefore, u is constant However, volume increases so the gas molecules have to travel further to hit the walls of the container Therefore, pressure decreases • If temperature increases at constant volume, the average kinetic energy of the gas molecules increases Therefore, there are more collisions with the container walls and the pressure increases Hồ Thị Cẩm Hoài, P 33 • Khi động tăng, vận tốc phân tử khí tăng • Động trung bình chất khí có liên hệ với khối lượng nó: ε = ½mu2 • Xét hai khí nhiệt độ, khí nhẹ có vận tốc lớn RT u= M Hồ Thị Cẩm Hoài, P 34 Molecular Effusion and Diffusion Hồ Thị Cẩm Hoài, P 35 Khí thực: Sự sai biệt với khí lý tưởng • Phương trình khí lý tưởng: PV =n RT Cho mol of khí, PV/RT = áp suất • • Đối với khí thực, PV/RT thay đổi tùy loại khí Áp suất cao, sai biệt nhiều • Do: khí thực có giá trị thể tích tới hạn T=0 tồn lực hút liên phân tử phân tử khí Hồ Thị Cẩm Hoài, P 36 Real Gases: Deviations from Ideal Behavior Hồ Thị Cẩm Hoài, P 37 • Phương trình khí lý tưởng PV =n RT • Cho mol of khí, PV/RT = nhiệt độ • Đối với khí thực, T tăng khí trở nên giống khí lý tưởng Hồ Thị Cẩm Hoài, P 38 Real Gases: Deviations from Ideal Behavior Hồ Thị Cẩm Hoài, P 39 Real Gases: Deviations from Ideal Behavior • Khi tăng áp suất, phân tử khí bị ép lại gần • Khi phân tử gần hơn, thể tích vật chứa nhỏ lại • Vật chứa nhỏ hơn, phân tử khí chiếm chỗ nhiều trước, phân tử khí gần hơn, khoảng cách liên phân tử giảm xuống, lực hấp dẫn xuất phân tử, khí giống khí lý tưởng Hồ Thị Cẩm Hoài, P 40 Real Gases: Deviations from Ideal Behavior Hồ Thị Cẩm Hoài, P 41 Real Gases: Deviations from Ideal Behavior • Khi tăng nhiệt độ, phân tử khí chuyển động nhanh xa • Nhiệt độ tăng tăng lượng bẻ gãy lực liên phân tử • Do đó, nhiệt độ tăng khí giống khí lý tưởng Hồ Thị Cẩm Hoài, P 42 Real Gases: Deviations from Ideal Behavior Hồ Thị Cẩm Hoài, P 43 Phương trình van der Waals • Hai yếu tố thêm vào phương trình khí lý tưởng để hiệu chỉnh thể tích phân tử lực hấp dẫn liên phân tử n a nRT P= − V − nb V với a and b số thực nghiệm Hồ Thị Cẩm Hoài, P 44 • Để hiểu ảnh hưởng lực liên phân tủ lên áp suất, ta thấy phân tử va chạm vào thành bình chứa chịu lực hấp dẫn phân tử kế cận làm giảm tác dụng lực va đập vào thành bình Hồ Thị Cẩm Hoài, P 45 Hồ Thị Cẩm Hoài, P 46 [...]... các phân tử khí tăng • Động năng trung bình của một chất khí có liên hệ với khối lượng của nó: ε = ½mu2 • Xét hai khí tại cùng nhiệt độ, khí nhẹ hơn có vận tốc lớn hơn 3 RT u= M Hồ Thị Cẩm Hoài, P 34 Molecular Effusion and Diffusion Hồ Thị Cẩm Hoài, P 35 Khí thực: Sự sai biệt với khí lý tưởng • Phương trình khí lý tưởng: PV =n RT Cho 1 mol of khí, PV/RT = 1 tại mọi áp suất • • Đối với khí thực, PV/RT... Avogadro: Thể tích của chất khí tại nhiệt độ và áp suất xác định thì tỷ lệ với số mol của chất khí V = constant × n 22.4 L chất khí bất kỳ tại 25° C luôn chứa 6.02 × 1023 phân tử khí Hồ Thị Cẩm Hoài, P 19 Phương trình khí lý tưởng • Các định luật: Boyle: V ∝ 1/P Charles: V ∝ T Avogadro: V ∝ n • Kết hợp lại: (constant n, T) (constant n, P) (constant P, T) nT V∝ P • Phương trình khí lý tưởng:  nT  V =... = R   P  Hồ Thị Cẩm Hoài, P 20 Phương trình khí lý tưởng PV = nRT • R = hằng số khí lý tưởng = 0.08206 L*atm/mol*K R = 82.06 mL*atm/mol*K = 8.314 J/mol*K = 1.987 cal/mol*K • STP (standard temperature and pressure) = 0°C, 273.15 K, 1 atm • Thể tích của 1 mol khí tại STP is 22.4 L Hồ Thị Cẩm Hoài, P 21 Ứng dụng của định luật khí lý tưởng Tỷ trọng của khí và khối lượng phân tử: • Tỷ trọng có đơn vị... suật tổng cộng của một hỗn hợp khí thì bằng tổng áp suất riêng phần của mỗi khí trong thành phần hỗn hợp đó Pt = P1 + P2 + P3 + … RT   • Mỗi khí đều tuân theo PT khí lý tưởng: Pi = ni    V  • Combining equations:  RT  Pt = ( n1 + n2 + n3 + )    V  Hồ Thị Cẩm Hoài, P 24 Hồ Thị Cẩm Hoài, P 25 Áp suất riêng phần và phân mol (Mole Fractions) • Gọi ni là số mol của khí i tạo nên áp suất riêng... phân tử • Các phân tử khí sở hữu chung giá trị động năng trung bình • Mỗi phân tử khí có năng lượng khác nhau • Khi nhiệt độ tăng, động năng trung bình của các phân tử khí tăng lên Hồ Thị Cẩm Hoài, P 30 Kinetic-Molecular Theory Hồ Thị Cẩm Hoài, P 31 Thuyết động học phân tử • Khi động năng tăng, vận tốc của các phân tử khí tăng • Vận tốc trung bình, u, là vận tốc của một phân tử khí có động năng trung... của chất khí Mối liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ : Định luật Charles (Jacques Charles, 1787) • Chúng ta đều biết rằng khí trong khinh khí cầu nở ra khi được đốt nóng • Định luật Charles : Thể tích của một lượng chất khí nhất định tại áp suất không đổi tăng khi nhiệt độ tăng • Biểu thức toán học: V = constant × T V = constant T (at constant P) Hồ Thị Cẩm Hoài, P 15 Các định luật của chất khí The Temperature-Volume...Áp suất Áp suất của các khí trong hệ kín và áp kế (Manometer) Hồ Thị Cẩm Hoài, P 11 Các định luật của chất khí Mối liên hệ giữa thể tích và áp suất: Định luật Boyle (Robert Boyle, 1662) Định luật Boyle: Thể tích của một lượng chất khí nhất định thì tỷ lệ nghịch với áp suất của nó (tại nhiệt độ không đổi) Hồ Thị Cẩm Hoài, P 12 Các luật củavàchất khí Mối liênđịnh hệ giữa thể tích áp suất:... định luật của chất khí Mối liên hệ giữa số lượng và thể tích: Định luật Avogadro • Định luật Gay-Lussac về kết hợp thể tích: Tại nhiệt độ và áp suất xác định, thể tích của các khí tham gia phản ứng tương ứng với hệ số tỷ lượng Hồ Thị Cẩm Hoài, P 18 • Giả thuyết của Avogadro: những thể tích như nhau của các chất khí tại cùng nhiệt độ và áp suất thì chứa cùng số lượng phân tử chất khí • Định luật Avogadro:... khối lượng trên thể tích • Nhân 2 vế của phương trình khí lý tưởng với M (khối lượng phân tử), chúng ta có: n P = V RT nM PM =d = V RT Hồ Thị Cẩm Hoài, P 22 • Khối lượng phân tử của một chất khí như vậy có thể xác đinh như sau: dRT M = P Hồ Thị Cẩm Hoài, P 23 Hỗn hợp khí và áp suất riêng phần (Gas Mixtures and Partial Pressures) • Vì các phân tử khí phân bố xa nhau nên chúng ta có thể xem như chúng... tổng hợp, các khí thường được sục qua nước • Để tính toán chính xác lượng khí tạo thành, chúng ta cần hiệu chỉnh thành phần áp suất riêng phần của nước Ptotal = Pgas + Pwater Hồ Thị Cẩm Hoài, P 26 Gas Mixtures and Partial Pressures Collecting Gases over Water Hồ Thị Cẩm Hoài, P 27 Thuyết động học phân tử Kinetic-Molecular Theory • Là lý thuyết được xây dựng nhằm giải thích tính chất các chất khí • Là lý ... không khí tiết diện m2 tạo nên lực 105 N • Áp suất cột không khí m2 100 kPa Hồ Thị Cẩm Hoài, P Áp suất Áp suất không khí khí áp kế (barometer) Hồ Thị Cẩm Hoài, P Áp suất Áp suất không khí khí áp... suất không khí khí áp kế (barometer) Hồ Thị Cẩm Hoài, P Áp khí hệ kín áp kế (Manometer) Ápsuất suất • Áp suất khí hệ không thông với khí đo áp kế (manometers) • Một áp kế gồm bầu chứa khí gắn vào... Thị Cẩm Hoài, P 35 Khí thực: Sự sai biệt với khí lý tưởng • Phương trình khí lý tưởng: PV =n RT Cho mol of khí, PV/RT = áp suất • • Đối với khí thực, PV/RT thay đổi tùy loại khí Áp suất cao, sai