Chất khí lí tưởng là gì năm 2024

Trong thực tế, hệ thống nhiệt thường là hỗn hợp của nhiều loại vật chất khác nhau. Tính chất hỗn hợp có thể có những điểm đặc thù, khác biệt đáng kể với tính chất của các thành phần cấu thành hỗn hợp. Trong phần này ta xét đến hỗn hợp cơ học của các khí lý tưởng. Hỗn hợp này có các tính chất sau:

• Các hạt cấu tạo nên các thành phần có thể tích bằng không (vì là khí lý tưởng), nên các hạt cấu tạo nên hỗn hợp cũng có thể tích bằng không.
• Vì đây chỉ là một hỗn hợp cơ học nên giữa các hạt không có lực tương tác.

Vậy ta có thể kết luận rằng hỗn hợp cơ học của các khí lý tưởng là một khí lý tưởng. Vì thế các thông số trạng thái của hỗn hợp này cũng nghiệm đúng phương trình trạng thái khí lý tưởng. Vấn đề ở đây là các hằng số của hỗn hợp này, `R` chẳng hạn, là bao nhiêu. Để xác định các hằng số đó, ta cần biết thành phần hỗn hợp cũng như các đại lượng riêng phần.

Các đại lượng riêng phần

Áp suất riêng phần `p_i`

Xét một hỗn hợp gồm hai loại khí lý tưởng là A và B. Ta tách riêng hỗn hợp này thành hai phần, mỗi phần chỉ chứa một loại khí, sao cho thể tích và nhiệt độ của mỗi phần giống như thể tích và nhiệt độ của hỗn hợp (Hình 5).

p, V, TV, TV, T+ AApA BBpB

Hình 5 Áp suất riêng phần

Khi ấy mỗi phần sẽ có một giá trị áp suất (`p_A` và `p_B`), các áp suất ấy được gọi là áp suất riêng phần.

Một cách tổng quát, áp suất riêng phần `p_i` là áp suất của chất khí `i` khi một mình nó chiếm toàn bộ thể tích của của hỗn hợp và có cùng nhiệt độ với hỗn hợp.

Theo Dalton, quan hệ giữa các áp suất riêng phần `p_i` và áp suất toàn phần `p` được trình bày như sau:

Thể tích riêng phần

Ta cũng xét một hỗn hợp gồm hai loại khí lý tưởng là A và B như trên. Nhưng trong trường hợp này, ta tách riêng hỗn hợp này thành hai phần, sao cho áp suất và nhiệt độ của mỗi phần giống như áp suất và nhiệt độ của hỗn hợp (Hình 6).

p, V, Tp, Tp, T+ AAVA BBVB

Hình 6 Thể tích riêng phần

Khi ấy mỗi phần sẽ chiếm một thể tích (`V_A` và `V_B`), các thể tích ấy được gọi là thể tích riêng phần.

Vậy thể tích riêng phần `V_i` là thể tích chiếm bởi một mình chất khí `i` khi nó có cùng nhiệt độ và áp suất với hỗn hợp.

Tương tự như định luật Dalton, định luật Amagat cho ta mối quan hệ giữa thể tích riêng phần và thể tích toàn phần và được trình bày dưới dạng:

Biểu thị thành phần hỗn hợp

Thành phần của một hỗn hợp có thể biểu thị dưới dạng khối lượng, thể tích hay kmol

Thành phần khối lượng `x_i`

Thành phần khối lượng `x_i` của chất khí `i` là tỷ số giữa khối lượng `M_i` của nó và khối lượng `M` của hỗn hợp.

Ta có :

`M=sum_i M_i`(12) `sum_i x_i=1`(13)

Thành phần thể tích `y_i`

Thành phần thể tích `y_i` của chất khí `i` là tỷ số giữa thể tích riêng phần `V_i` của nó và thể tích `V` của hỗn hợp.

Theo định luật Amagat : `V=sum_i V_i`

Vậy :

Thành phần mol

Thành phần mol của chất khí `i` là tỷ số giữa số kmol (hay mol) `m_i` của chất khí `i` và số kmol (hay mol) `m` của hỗn hợp.

Ta có :

`m_i/m=(V_i/V_(mu i)) / (V/V_(mu))`

Theo định luật Avogadro thì `V_(mu i) = V_(mu)`

Nên :

Vậy thành phần mol và thành phần thể tích có giá trị bằng nhau.

Vì vậy :

`sum_i m_i/m=1`(17) `sum_i m_i=m`(18)

Nhận xét

Ta lưu ý rằng :

`y_i=m_i/m=V_i/V=p_i/p`(19)

Quan hệ giữa `x_i` và `y_i`

Ta có : `x_i=M_i/M=(mu_i m_i)/(mu m)=mu_i/mu m_i/m`

Vậy :

Các hằng số của hỗn hợp

Khi ta đã biết hỗn hợp gồm những loại khí nào, mỗi loại khí chiếm một tỷ lệ là bao nhiêu, thì ta có thể tính các hằng số của hỗn hợp.

Phân tử lượng `mu`

Ta có : `sum_i x_i=sum_i mu_i/mu y_i =1`

Vậy :

Hằng số khí lý tưởng R

Áp dụng phương trình trạng thái cho chất khí `i`, ta có:

`M_iR_i=(pV_i)/T`

Vậy : `sum_i M_iR_i=sum_i (pV_i)/T=p/T sum_i V_i=(pV)/T=MR`

Do đó :

`R=sum_i M_i/M R_i=sum_i x_iR_i`(22)

Thí dụ

Propan phản ứng với oxy (cháy) theo phản ứng:

C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O

Sản phẩm thu được ở dạng khí.

1. Hỏi thành phần khối lượng và thành phần thể tích của CO2 trong sản phẩm ?

Lời giải

Khi ta đốt 1 kmol propan (có khối lượng là 44 kg), ta thu được sản phầm gồm 3 kmol CO2 (có khối lượng là 132 kg) và 4 kmol H2O (có khối lượng là 72 kg). Vậy lượng sản phẩm gồm 7 kmol và có khối lượng là 204 kg.

Vậy thành phần khối lượng của CO2 là:

`x_("CO"_2)=M_("CO"_2)/M=132/204=0,6471`

Vì thành phần thể tích bằng thành phần mol nên:

`y_("CO"_2)=m_("CO"_2)/m=3/7=0,4286`

2. Khi phản ứng xẩy ra dưới áp suất khí quyển, người ta đo được nhiệt độ của sản phẩm là 2400 ºC. Nếu ta đốt 10 g propan thì thu được bao nhiêu m3 sản phẩm.

Khi thực và khí lý tưởng khác nhau như thế nào?

III. Những sự khác biệt chủ yếu giữa khí thực và khí lí tưởng là: - Giữa các phân tử khí thực có lực tương tác hút và đẩy, do đó, trong nội năng của khí thực không những có động năng phân tử mà còn có thế năng tương tác phân tử. Thế năng tương tác này gây ra sự giảm của áp suất nên thành bình.

Thế nào là mẫu khí lý tưởng?

Câu hỏi: Thế nào là khí lí tưởng? Trả lời: Chất khí trong đó các phân tử được coi là các chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm được gọi là khí lí tưởng. Ví dụ: Không khí ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp có thể coi gần đúng là khí lí tưởng.

Khi lý tưởng bằng bao nhiêu?

- R là hằng số khí lí tưởng, có giá trị khoảng 8.314 J/(mol·K). - T là nhiệt độ của khí lí tưởng, đơn vị là Kelvin (K). Phương trình trạng thái tổng quát của khí lí tưởng cho thấy mối quan hệ giữa ba thông số này trong trạng thái cân bằng.

Lý tưởng là gì wiki?

Lí tưởng là một nguyên tắc hoặc giá trị mà một thực thể tích cực theo đuổi như một mục tiêu và giữ nó cao hơn các mối quan tâm nhỏ nhặt hơn, được coi là ít ý nghĩa hơn.