Cơ sở lý thuyết

3.1. Áp suất chất lỏng

- Trên cùng một mặt phẳng nằm ngang trong lòng chất lỏng thì tất cả các điểm đều có áp suất nhƣ nhau.

- Áp suất ở những điểm có độ cao khác nhau thì áp suất cũng khác nhau

- Công thức tính áp suất chất lỏng: p = d.h (1.1)

+ Trong đó d là trọng lƣợng riêng của chất lỏng, h là độ sâu tính từ điểm áp suất tới mặt thoáng của chất lỏng.

Độ tăng áp suất lên một chất lỏng chứa trong bình kín đƣợc truyền nguyên vẹn cho mọi điểm của chất lỏng và của thành bình.

Công thức Pascal: p = png + gh (1.2)

Với png là áp suất ngoài.

Trong thí nghiệm này, chúng ta xác định áp suất của khối khí bằng công thức

p = pa + h. 0,13333 kPa.mm-1. (1.3)

3.2. Định luật Boyle – Mariotte

- Quá trình đẳng nhiệt: là quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ đƣợc giữ không đổi.

- Nội dung định luật:

“Trong quá trình đẳng nhiệt của một lƣợng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích”

p 1

V hay p.V = const (1.4)

- Gọi p1, V1 là áp suất và thể tích của một lƣợng khí ở trạng thái 1; p2; V2 là áp suất và thể tích của lƣợng khí này ở trạng thái 2. Ta có phƣơng trình:

Hoặc ta có phƣơng trình:

p1.V1 = p2.V2. (1.5)

- Đƣờng đẳng nhiệt: đƣờng biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi. Trong hệ tọa độ (p,V) thì đƣờng này là đƣờng hypebol.

(Đồ thị của đƣờng đẳng nhiệt trong các hệ trục tọa độ)

3.3. Định luật Charles

- Quá trình đẳng tích: là quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi. - Nội dung định luật:

“Trong quá trình đẳng tích của một lƣợng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối”.

p const

T  (1.6)

- Gọi p1, T1 là áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của một lƣợng khí ở trạng thái 1; p2; T2 là áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của lƣợng khí này ở trạng thái 2. Ta có phƣơng trình:

1 2

1 2

p p

T  T (1.7)

- Đƣờng đẳng tích: là đƣờng biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo nhiệt độ khi thể tích không đổi.

(Đồ thị của đƣờng đẳng tích trong các hệ trục tọa độ)

3.4. Định luật Gay-Lussac

- Quá trình đẳng áp: là quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi. - Nội dung định luật:

“Trong quá trình đẳng áp của một lƣợng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối”.

V const

T  (1.8)

- Gọi V1, T1 là thể tích và nhiệt độ tuyệt đối của một lƣợng khí ở trạng thái 1; V2; T2 là thể tích và nhiệt độ tuyệt đối của lƣợng khí này ở trạng thái 2. Ta có phƣơng trình:

1 2

1 2

V V

T  T (1.9)

- Đƣờng đẳng áp: là đƣờng biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ khi áp suất không đổi.

(Đồ thị của đƣờng đẳng áp trong các hệ trục tọa độ)

3.5. Phƣơng trình Clapeyron – Mendeleev

Xét một lƣợng khí có khối lƣợng là m, khối lƣợng moi của chất khí là . Số mol n chứa trong lƣợng khí đó sẽ là m

n

 (nếu m tính ra gam thì  tính ra g/mol).

Đặt lƣợng khí đó trong điều kiện chuẩn, nghĩa là có: - Áp suất p0 = 1 atm = 1,013.105 Pa.

- Nhiệt độ T0 = 273K (tức là 00C)

Thể tích V0 của lƣợng khí ấy sẽ là nlần thể tích mol của khí trong điều kiện chuẩn, nghĩa là :

V0 = n.22,4 / mol = n.0,0224 m3/mol

Từ ba giá trị trên, ta có thể tính đƣợc hằng số C ở vế phải của phƣơng trình trạng thái đối với lƣợng khí mà ta xét

5 0 0 0 p .V 1,013.10 .0,0224 C n. T 273   Pa m. 3 R K mol         Trong đó 5 3 1,013.10 .0,0224 Pa m R 8,31 . 273 K mol         Mà ta có Pa.m3 = 3 2 N m Nm J m  

Vậy R = 8,31 Nm . K-1 . mol-1 = 8,31 J/mol.K

R là một hằng số. Giá trị của R là nhƣ nhau đối với mọi chất khí, vì vậy R gọi là hằng số của các khí. Thay giá trị của hằng số C = nR vào vế phải của phƣơng trình trạng thái, ta cópV C

 pVnRT mRT

 (1.10)

(Phƣơng trình Clapeyron – Mendeleev)