Cấu tạo, đặc điểm và thuyết động học của chất khí

Chất khí là gì, cấu tạo của nó bao gồm những gì? Đây là câu hỏi thắc mắc cũng là sự tò mò của rất nhiều người. Để tìm cho mình được câu trả lời cho những thắc mắc đó thì hãy theo dõi bài viết dưới đây để tìm hiểu các thông tin bổ ích liên quan đến chất ở trạng thái khí là gì nhé!

I. Chất khí là gì?

Chất khí là tập hợp nguyên tử hay phân tử hay các hạt nói chung. Và các hạt có thể tự do chuyển động ở trong không gian, lực tương tác giữa các hạt là rất yếu. Ngoài ra thì các hạt chủ yếu tương tác với nhau qua những va chạm ngẫu nhiên, hoặc với thành vật chứa.

Các hạt chuyển động với tốc độ và hướng hoàn toàn ngẫu nhiên. Vận tốc của các hạt chỉ thay đổi đáng kể thông qua các va chạm ngẫu nhiên hoặc với thành vật chứa.

II. Cấu tạo chất khí

1. Cấu trúc và tính chất

• Mỗi chất được tạo thành từ các phân tử có hình dạng và kích thước giống hệt nhau.
• Mỗi phân tử có thể có một hoặc nhiều nguyên tử khác nhau.
• Khi đựng ở trong bình kín, chất ở trạng thái khí chiếm toàn bộ dung tích của bình.
• Khối lượng riêng của chất ở trạng thái khí nhỏ hơn chất rắn và chất lỏng.
• Dễ nén, khi tăng áp suất tác dụng lên một lượng khí thì thể tích của nó giảm đi đáng kể.

2. Lượng chất và mol

• Lượng chất chứa trong một vật được xác định theo số phân tử hay nguyên tử chứa trong chất ấy.
• Lượng chất được đo bằng mol.
• Số Avôgađrô: 1 NA = 6,02.1023 mol-1.
• Khối lượng mol kí hiệu là: µ. Ở đktc 1mol (to = 0oC và po = 1atm) thể tích 1 mol khí bất kì đều bằng V0 = 22,4 l/mol.
• Khối lượng của 1 phân tử khí:

• Số mol chứa trong khối lượng m của 1 chất:

• Mật độ phân tử khí (n) là số phân tử khí có ở trong một đơn vị thể tích: n= N/V

3. Các trạng thái vật chất

• Khi ở nhiệt độ thấp thì thông thường vật chất tồn tại ở trạng thái rắn.
• Khi ở một nhiệt độ cao hơn, vật chất dần chuyển sang trạng thái lỏng (thông qua hiện tượng nóng chảy).
• Khi nhiệt độ tiếp tục được nâng lên, vật chất sẽ chuyển sang trạng thái khí (hiện tượng bay hơi).
• Và cuối cùng là nếu ở nhiệt độ rất cao sẽ chuyển sang trạng thái plasma.
• Cũng có nhiều trường hợp ở điều kiện thích hợp, chất có thể chuyển ngay từ trạng thái rắn sang khí (hiện tượng thăng hoa).

III. Đặc điểm của chất khí

Vận tốc có thể được mô tả theo thống kê bằng các phân bố như phân bố Maxwell-Boltzmann, Fermi hay phân bố Bose. Các phân bố này cho thấy sự phụ thuộc của dải biến đổi của vận tốc vào nhiệt độ. Nếu nhiệt độ càng cao thì vận tốc trung bình của các hạt càng tăng và tương tự ngược lại.

Thuyết động học mô tả 1 chất ở trạng thái khí là tập hợp của một số lượng lớn các hạt siêu vi có thể là nguyên tử hoặc phân tử. Các hạt này đều chuyển động nhanh chóng và không ngừng. Và có sự ngẫu nhiên trong những lần chúng có sự va chạm với nhau và với thành vật chứa.

IV. Khí lý tưởng

Khí lý tưởng là một loại chất ở trạng thái khí tưởng tượng và các phân tử đều là những chất điểm. Khí lý tưởng có đặc điểm:

• Chứa các hạt giống nhau với kích thước vô cùng nhỏ so với thể tích của khối khí.
• Chuyển động hỗn loạn không ngừng nghỉ và không tương tác với nhau.
• Chúng chỉ xảy ra sự va chạm đàn hồi với tường bao quanh khối khí.
• Từ khí lý tưởng, chúng ta có thể dễ dàng suy ra gần đúng tính chất của các khí thực.

V. Thuyết động học của chất khí

• Chất ở trạng thái khí gồm các phân tử có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng.
• Những phân từ này có cùng một khối lượng.
• Các phân tử chuyển động hỗn loạn, không ngừng nghỉ.
• Các phân tử chuyển động nhanh chóng, va chạm đàn hồi lẫn nhau và với thành bình, tạo áp suất lên thành bình.
• Động năng trung bình của các phân tử khí chỉ có sự phụ thuộc vào nhiệt độ của hệ.
• Nhiệt độ của chất càng cao thì cũng đồng nghĩa với việc chúng chuyển động càng nhanh.

Năm 1738, Daniel Bernoulli đã xuất bản Hydrodynamica, đặt nền móng cho Thuyết động học của chất ở trạng thái khí. Bernoulli thừa nhận lý thuyết vẫn còn được dùng cho đến ngày nay là chất bao gồm rất nhiều các phân tử chuyển động liên tục theo mọi hướng khác nhau. Lực tác động của chúng lên bề mặt sẽ tạo nên áp suất. Lý thuyết này đã không được chấp nhận ngay tại thời điểm mà nó được được ra vì lúc đó vẫn chưa có Định luật bảo toàn năng lượng. Và các nhà khoa học vẫn chưa thể khẳng định được sự va chạm giữa các phân tử với thành bình là một chuyển động đàn hồi.

Trên đây là toàn bộ thông tin về chất khí là gì, cấu tạo và những đặc điểm của nó mà thietbikythuat muốn chia sẻ tới bạn đọc. Hy vọng với những kiến thức ở trên bài viết giúp bạn có thêm nhiều thông tin bổ ích. Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết và hẹn gặp lại bạn trong những bài viết tiếp theo nhé!