Thuyế động học phân tử

Bi giảng Vật lý đại cơng Tác giả: PGS. TS Đỗ Ngọc Uấn Viện Vật lý kỹ thuật Trờng ĐH Bách khoa H nội Chơng 13 Thuyết động học phân tử các chất khí v định luật phân bố Vật lý đại cơng I http://iep.hut.edu.vn Mở đầu Chuyển động nhiệt: chuyển động hỗn loạn của các phân tử/ nguyển tử / xác định nhiệt độ của vật. Đối tợng của vật lý phân tử v Nhiệt động lực học. Hai phơng pháp nghiên cứu: Phơng pháp thống kê:NC qúa trình đối với từng phân tử riêng biệt + định luật thống kê >Tìm Quy luật chung của cả tập thể phân tử v giải thích các tính chất của hệ (dựa vo cấu tạo phân tử) Phơng pháp nhiệt động lực: NC biến hoá năng lợng về: Dạng, định lợng; Dựa vo kết quả của thực nghiệm: Nguyên lý I & Nguyên lý II nhiệt động lực học. >Tính chất &Điều kiện (Không cần NC bản chất cấu tạo phân tử.) > Giải quyết vấn đề thực tế tốt. Đ1.Những đặc trng cơ bản của khí lý tởng cổ điển Hệ nhiệt động: gồm nhiều phân tử/nguyên tử (hoặc nhiều vật) >Môi trờng xung quanh gồm các ngoại vật. Hệcôlập: Không tơng tác, không trao đổi Nhiệt & Công với môi trờng. Cô lập nhiệt, cô lập cơ. Thông số trạng thái: L các tính chất đặc trng của hệ. -> Đại lợng vật lý p, m, T,V l các th.số tr.th ->Các thôn g số t r ạ n g thái: Đ ộ cl ậ p , Ph ụ thu ộ c Phơng trình: f(p,V,T)=0 có 3 thông số p,V,T đợc chọn. Các đại lợngvậtlý/ thốngsốtrạng thái: áp suất: Đại lợng vật lý = Lực nén vuông góc lên một đơn vị diện tích. at = 9,81.10 4 Pa = 736mmHg atm=1,013.10 5 Pa taị 0 o C, điều kiện tiêu chuẩn )pascal(Pa S P p n == 2 m N đơn vị Nhiệtđộ: đại lợng đặc trng cho độ nóng, lạnh. Đo bằng nhiệt kế (Đo bằng cách đo một đại lợng vật lý biến thiên theo nhiệt độ: ví dụ: độ cao cột thuỷ ngân, suất điện động). Nhiệt độ tuyệt đối (K-Kelvin), nhiệt độ Bách phân ( 0 C -Celsius): TK = t o C + 273,16 Đ2.Phơng trình trạng thái của khí lý tởng 1. Các định luật thực nghiệm về chất khí: * ĐL Boyle-Mariotte: Với 1 khối khí (m=const) Nếu T=const (Đẳng nhiệt), thì pV=const. * ĐL Gay-Lussac: Với 1 khối khí (m=const) Nếu V=const (Đẳng Tích), thì p/T= const. Nếu p=const (Đẳng áp), thì V/T=const. Sai lệch giữa các định lý trên với thựcnghiệm: khi p cao (p>500at) hoặc T thấp & cao. Khí lý tởng: Khí tuân theo ĐL Boyle-Mariotte v Gay-Lussac l khí lý tởng. KLT ở điều kiện tiêu chuẩn: T 0 =273,16K (0 0 C), p 0 =1,033at=1,013.10 5 Pa, V 0 =22,410.10 -3 m 3 . 2. Phơng trình trạng thái khí lý tởng: 1 mol khí lý tởng có 6,023.10 23 (số Avogadro) phân tử với m= kg tuân theo ĐL Clapayron- Mendeleev: pV=RT * TÝnh khèi l−îng riªng cña khèi khÝ: V=1 > T pV T Vp T Vp 2 22 1 11 == RT p V m μ ==ρ RT m pV μ = §T Clapayron m kg khÝ lý t−ëng: p 1 V 1 T 1 +(®¼ng nhiÖt)-> p’ 1 V 2 T 1 R-H»ng sè khÝ lý t−ëng μ=2.10 -3 kg/mol ®èi víi H 2 K.mol j 31,8R T Vp 0 00 === T 1 p 1 v 1 p 1 ’ Chøng minh: p V Dïng 2 ®−êng ®¼ng nhiÖt cña 1 khèi khÝ: p 2 v 2 p’ 1 V 2 T 1 +(®¼ng tÝch)-> p 2 V 2 T 2 < T 2 ->p 1 V 1 =p’ 1 V 2 ->p’ 1 /T 1 = p 2 /T 2 [...]... vị trí cố định; 2 Nội dung của thuyết động học phân tử: a Các chất cấu tạo gián đoạn v gồm một số lớn các phân tử b Các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng Cờng độ chuyển động phân tử biểu hiện nhiệt độ của hệ c Kích thớc phân tử rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng Có thể coi phân tử l chất điểm trong các tính toán d Các phân tử không tơng tác, chỉ va chạm theo cơ học Newton a,b đúng với mọi chất;... Nội năng = Động năng + thế năng tơng tác giữa các phân tử + W dao động cuả các nguyên tử Bỏ qua tơng tác -> Nội năng của khí lý tởng bằng tổng động năng của các phân tử z Wtp = Wtịnh tiến+ Wquay Bậc tự do i l số toạ độ xác định các khả năng chuyển y x động của phân tử trong 3 toạ độ x, y, z xác không gian đinh 3 chuyển Phân tử đơn nguyên tử có i=3 động tịnh tiến z x y Phân tử gồm hai nguyên tử: 3 tịnh... cờng độ chuyển động hỗn loạn của các phân tử của hệ.-> chuyển động nhiệt * Các phân tử chuyển động không ngừng -> T0K 3 Vận tốc căn quân phơng: 1 3 2 2 W = m 0 v = kT v c = v = 2 2 3kT = m0 3RT R=kN & Nm0 = ; m0 - khối lợng 1 phân tử 4 Mật độ phân tử: 2 3p 3p p = = p = n 0W n 0 = 3 3 2W kT 2 kT 2 Vậy: n 0 p = kT Dới cùng một áp suất v nhiệt độ mọi chất khí đều có cùng mật độ phân tử ở điều kiện... RT ĐT Clapayron Đ3 Thuyết động học phân tử 1 những cơ sở thực nghiệm về chất khí: * Kích thớc phân tử cỡ 10-10m; ở khoảng cách: r . lớn các phân tử. b. Các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng. Cờng độ chuyển động phân tử biểu hiện nhiệt độ của hệ. c. Kích thớc phân tử rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng. Có thể coi phân tử. nội Chơng 13 Thuyết động học phân tử các chất khí v định luật phân bố Vật lý đại cơng I http://iep.hut.edu.vn Mở đầu Chuyển động nhiệt: chuyển động hỗn loạn của các phân tử/ nguyển tử / xác định. bình: -Động năng tịnh tiến trung bình Phơng trình cơ bản của thuyết động học phân tử: R=kN & Nm 0 = ; m 0 - khối lợng 1 phân tử. kT 2 3 W = == kT 2 3 vm 2 1 W 2 0 N=n 0 V=6,023.10 23 số phân tử