Thư Viện Bài Giảng Vật Lý Đại Cương
1.3. Các thông số trạng thái
Các thông số trạng thái của chất khí: Trạng thái của một hệ hoàn toàn được xác định nếu biết được các đặc tính của hệ: nóng hay lạnh, đặc hay loãng và bị nén ít hay nhiều, … Mỗi đặc tính như vậy đều được đặc trưng bằng một đại lượng vật lý bao gồm: nhiệt độ, thể tích, khối lượng, áp suất. Những đặc trưng kể trên được gọi là các thông số trạng thái của chất khí.
1. Áp suất
Định nghĩa: Đại lượng vật lý được xác định bằng lực tác dụng vuông góc lên một đơn vị diện tích.
Biểu thức: \( P=\frac{F}{S} \), với F là cường độ lực tác dụng vuông góc lên diện tích S.
Đơn vị: N/m2 hay Pa (hệ SI); at – atmotphe kĩ thuật; atm – atmotphe vật lý; mmHg; tor
Quy đổi các đơn vị:
1 atm \( \approx \) 1,013.105 N/m2;
1 at = 9,81.104 N/m2;
1 mmHg = áp suất gây bởi trọng lượng của cột Hg cao 1 mm = 1 tor
1 at = 736 mmHg; 1 mmHg = 13,6 mmH2O
Giải thích:
\( {{P}_{Hg}}={{m}_{Hg}}.g\Rightarrow {{p}_{1}}=\frac{{{P}_{Hg}}}{S}=\frac{{{h}_{1}}.S.{{D}_{Hg}}.g}{S}={{h}_{1}}.{{D}_{Hg}}.g \)
\({{P}_{{{H}_{2}}O}}={{m}_{{{H}_{2}}O}}.g\Rightarrow {{p}_{2}}=\frac{{{P}_{{{H}_{2}}O}}}{S}={{h}_{2}}.{{D}_{{{H}_{2}}O}}.g\)
\( \Rightarrow \frac{{{p}_{1}}}{{{p}_{2}}}=\frac{{{h}_{1}}{{D}_{1}}}{{{h}_{2}}{{D}_{2}}} \) nếu \( {{p}_{1}}={{p}_{2}}\Rightarrow {{h}_{2}}=\frac{{{h}_{1}}{{D}_{1}}}{{{D}_{2}}} \)
Hay \( {{h}_{{{H}_{2}}O}}={{h}_{Hg}}.\frac{13,6}{1,0}\to {{h}_{{{H}_{2}}O}}=13,6{{h}_{Hg}} \) (1)
Cách xác định áp suất tĩnh trong lòng chất lỏng:
\( {{p}_{M}}={{p}_{kq}}(mmHg)+{{h}_{M}}(mmHg) \)
\( {{p}_{1}}={{p}_{M}} \); \( {{p}_{M}}={{p}_{N}}={{p}_{kq}}+h \); \( {{p}_{1}}={{p}_{kq}}+h \)
Nhận Dạy Kèm Vật Lý Đại Cương Online qua ứng dụng Zoom, Google Meet,...
- Dạy kèm tương tác 1 thầy 1 trò! Hỗ trợ trực tuyến 24/7
- Dạy kèm Vật Lý Đại Cương (Cơ - Nhiệt - Điện Từ - Quang - VLNT-HN)
- Sách Giải Bài Tập Vật Lý Đại Cương - Vật Lý Kỹ Thuật - Vật Lý Lý Thuyết
- Lịch học sắp xếp linh động, sáng - chiều - tối đều học được!
- Thời gian học từ 1,5h - 2h/1 buổi!
2. Nhiệt độ
Nhiệt độ của một vật cho ta cảm giác về mức độ nóng lạnh của vật đó. Cụ thể nếu nhiệt độ của vật A lớn hơn nhiệt độ của vật B thì ta nói vật A “nóng” hơn vật B, hay vật B “lạnh” hơn vật A. Tuy nhiên, điều đó chỉ mang tính tương đối, vì cảm giác nóng, lạnh phụ thuộc vào từng người và từng trường hợp cụ thể (nghĩa là mang tính chủ quan). Tính chất nóng, lạnh mà ta cảm nhận được ở vật liên quan đến năng lượng chuyển động nhiệt của các phân tử. Vì thế, nhiệt độ được định nghĩa một chính xác như sau:
Nhiệt độ là đại lương vật lý, đặc trưng cho tính chất vĩ mô của vật (hay hệ vật), thể hiện mức độ nhanh, chậm của chuyển động hỗn loạn của các phân tử của vật (hay hệ vật) đó.
Nhiệt độ liên quan đến năng lượng chuyển động nhiệt (động năng) của các phân tử. Tuy nhiên, trên thực tế ta không thể dùng đơn vị năng lượng để đo nhiệt độ vì: ta không thể đo trực tiếp năng lượng chuyển động nhiệt, hơn nữa năng lượng ấy lại rất nhỏ. Vì thế ta dùng đơn vị của nhiệt độ là độ (O). Tùy theo cách chia độ mà ta có các nhiệt giai khác nhau:
+ Nhiệt giai Celsius (nhiệt giai bách phân): kí hiệu là OC. Trong nhiệt giai này, người ta chọn điểm ta của nước đá và điểm sôi của nước (ở áp suất 1 atm) là 0OC và 100OC. Trong khoảng này, chia làm 100 phần đều nhau, mỗi phần gọi là 1OC.
+ Nhiệt giai Fahrenheit: kí hiệu là OF. Trong nhiệt giai này, người ta chọn điểm tan của nước đá và điểm sôi của nước (ở áp suất 1 atm) là 32 OF và 212 OF. Trong khoảng này chia làm 180 phần đều nhau, mỗi phần là 1 OF. Ta có hệ thức liên hệ giữa nhiệt giai Celsius và nhiệt giai Fahrenheit:
\( \frac{{{t}^{O}}C}{100}=\frac{{{t}^{O}}F-32}{180} \) (7.2)
Suy ra: \( {{t}^{O}}C=\frac{5}{9}\left( {{t}^{O}}F-32 \right) \) hay \( {{t}^{O}}F=\frac{9}{5}\left( {{t}^{O}}C+32 \right) \) (7.3)
+ Nhiệt giai Kelvin (nhiệt giai Quốc tế): kí hiệu là K (thay vì OK) và được định nghĩa từ biểu thức: \( kT=\frac{2}{3}{{\overline{w}}_{\text{đ}}} \) hay \( p=nkT \) (7.4)
Trong đó T là nhiệt độ của vật, đơn vị đo là kelvin (K); k = 1,38.10-23 J/K là hằng số Boltzmann.
Ta có hệ thức liên hệ giữa nhiệt giai Kelvin và nhiệt giai bách phân là:
\( T={{t}^{O}}C+273,15 \)
Với định nghĩa (7.4), khi T = 0 thì \( {{\overline{w}}_{\text{đ}}}=0 \). Điều này chứng tỏ trên thực tế không bao giờ đạt đến không độ kelvin, vì muốn vậy, các phân tử khí phải đứng yên, không còn chuyển động nhiệt hỗn loạn nữa – mâu thuẫn với thuyết động học phân tử. Chính vì vậy 0 K được gọi là độ không tuyệt đối và nhiệt giai Kelvin còn gọi là nhiệt giai tuyệt đối.
Phương trình \( p=nkT \) cũng là dạng thứ hai của phương trình cơ bản của thuyết động học phân tử.
