Một nhóm học sinh tìm hiểu về mối liên hệ giữa áp suất của một khối khí xác định theo nhiệt độ và thể tích của nó. Họ đã chuẩn bị các dụng cụ: Xilanh khí nối với áp kế; cảm biến nhiệt độ đo n
21/28
Một nhóm học sinh tìm hiểu về mối liên hệ giữa áp suất của một khối khí xác định theo nhiệt độ và thể tích của nó. Họ đã chuẩn bị các dụng cụ: Xilanh khí nối với áp kế; cảm biến nhiệt độ đo nhiệt độ khí; tay quay để làm di chuyển pít-tông (hình vẽ). Khi quay tay quay để pít-tông nén khí thì thấy số chỉ của áp kế và cảm biến nhiệt độ đều tăng.
Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng va chạm với nhau và va chạm với thành xilanh gây ra áp suất lên thành xilanh.
Động năng trung bình của các phân tử khí tăng tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối của khí.
Áp suất khí trong bình tăng tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối của khí.
Biết \(1bar = {10^5}Pa\). Khi không khí trong xilanh bị nén đến thể tích 3,0 mL, nhiệt độ khí là \(23,{5^\circ }C\) thì số chỉ áp kế là 1,24 bar. Số mol khí trong xilanh xấp xỉ \(1,{51.10^{ - 4}}mol\).
a) Đúng
Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng, va chạm với nhau và va chạm với thành bình, gây áp suất lên thành bình.
b) Đúng
Động năng trung bình của phân tử khí lí tưởng tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối: \(\overline {{W_d}} = \frac{3}{2}kT\)
c) Sai
Với một lượng khí xác định: \(pV = nRT\)
Suy ra: \(p = \frac{{nRT}}{V}\)
Áp suất chỉ tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối khi thể tích không đổi. Trong thí nghiệm này, khi nén khí thì thể tích thay đổi, nên không thể khẳng định \(p\) tỉ lệ thuận với \(T\).
d) Đúng
Đổi đơn vị: \(p = 1,24bar = 1,{24.10^5}Pa\)
\(V = 3,0mL = 3,{0.10^{ - 6}}{m^3}\)
\(T = 23,5 + 273 = 296,5K\)
Áp dụng phương trình khí lí tưởng:
\(pV = nRT\)
\(n = \frac{{pV}}{{RT}}\)
\(n = \frac{{1,{{24.10}^5}.3,{{0.10}^{ - 6}}}}{{8,31.296,5}} \approx 1,{51.10^{ - 4}}mol\)