Vật lý phân tử và nhiệt học - Chương 7

KHÍ THỰCỞ các chương trước ta đã khảo sát các quá trình biến đổi của khí lý tưởng là loại khí mà các phân tử của nó được coi là : - Không có kích thước. - Không tương tác nhau trừ khi va chạm nhau. - Loại khí nầy tuân theo hoàn toàn chính xác hai định luật thực nghiệm Bôilơ Mariốt và Gay - Luxắc. Đối với các khí thực như khí: H2 ; O2 ; CO2...không hoàn toàn diễn ra như vậy.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vật lý phân tử và nhiệt học - Chương 7 - Trang 109 - CHƯƠNG VII : KHÍ THỰC Ở các chương trước ta đã khảo sát các quá trình biến đổi của khí lý tưởng là loạikhí mà các phân tử của nó được coi là : - Không có kích thước. - Không tương tác nhau trừ khi va chạm nhau. - Loại khí nầy tuân theo hoàn toàn chính xác hai định luật thực nghiệm Bôilơ -Mariốt và Gay - Luxắc. Đối với các khí thực như khí: H2 ; O2 ; CO2...không hoàn toàn diễn ra như vậy.Ở điều kiện thường chúng nghiệm đúng hai định luật thực nghiệm, nhưng ở áp suấtcao hoặc ở nhiệt độ thấp thì không nghiệm đúng, để lí giải ta xét:7.1 TƯƠNG TÁC PHÂN TỬ 7.1.1 Lực tương tác phân tử Mỗi phân tử là hai hệ điện tích. - Hệ điện tích dương (+) của các hạt nhân. - Hệ điện tích âm (-) của các electron. Khi hai phân tử gần nhau, do tương tác giữa các điện tích mà đồng thời xuấthiện những lực hút và lực đẩy. Gọi: - Lực hút gây bởi các điện tích khác dấu: f1 - Lực đẩy gây bởi các điện tích cùng dấu: f2 Những lực nầy phụ thuộc vào khoảng cách r giữa hai phân tử, từ đó lực tươngtác tổng hợp giữa chúng f = f 1 + f 2 có thể là hút hoặc đẩy phụ thuộc vào khoãngcách r giữa hai phân tử. f > 0 ⇔ lực tương tác là lực đẩy. Qui ước: f < 0 ⇔ lực tương tác là lực hút. Biểu đồ biểu diễn sự phụ thuộccủa lực tương tác tổng hợp f theo f Læûc täøngkhoảng cách r giửa hai phân tử như sau: håüp f. Ở khoảng cách: r = r0 ≈ 3.10-10m f2lực hút f1 bằng lực đẩy f2 ⇒ lực tổnghợp f = 0. r0 O r. Khi r < r0 thì f1 < f2; lực tổng hợp là =3.10- 10 mlực đẩy f > 0; hai phân tử càng gần nhau f1thì lực đẩy tăng nhanh. Hçnh 71 - Trang 110 -. Khi r > r0 thì f1 > f2; lực tổng hợp là lực hút f < 0, lực nầy giảm nhanh về 0ở khoảng cách r ≈ 10r0. 7.1.2 Thế năng tương tác phân tử Từ biểu đồ lực tương tác phân tử, ta có thế năng tương tác phân tử như sau: - Ở khoảng cách r = r0 = 3.10-10m lực tương tác tổng hợp f = 0, hai phân tử ởcân bằng, ở đó thế năng tương tác phân tử là bé nhất Wt = Wt (min) Wt Chọn thế năng ở ∞: Wt (∞) = 0. Tatheo dỏi sự dịch lại gần nhau của hai phântử dưới tác dụng của lực tương tác phân tử(r: ∞ →0) : Khi khoảng cách giữa hai phân r0 Otử thay đổi một lượng ∆r thì công của lực r Wt mintương tác là : Hçnh Δ A = f. Δ r 7.2∆A đúng bằng độ gỉam thế năng trong dịchchuyển: - Δ Wt ⇒ Δ Wt = -f. Δ r - Khi r > r0 ⇒ f < 0,∆r < 0 (do r giảm) ⇒ ∆Wt < 0 ⇒ Wt < Wt ⇒ thế năng Wt 2 1giảm. - Tại r = r0 ⇒ f = 0; thế năng đạt cực tiểu Wt (min) ⇒ f > 0; ⇒ Δ Wt > 0 ⇒ Wt 2 > Wt1 ⇒ thế năng Wt - Khi r < r0tăng nhanh, đồ thị có dạng hố sâu gọi là hố thế năng. Từ đồ thị thấy rằng: ở khoảng cách r >> r0 thế năng tương tác rất bé (r ≈10r0) còn khi r < r0 thế năng tương tác Wt rất lớn, nên chỉ có thể coi hai phân tử khíthực là không tương tác với nhau khi chúng cách xa nhau (thể tích khối khí lớn, mật độphân tử bé), còn khi chúng gần nhau thì thế năng tương tác rất đáng kể không thể bỏ Wtqua. Trong điều kiện nầy khí thực khác khí lý tưởng. 7.1.3 Quá trình va chạm giữa hai phân tử khí Có thể mô tả quá trình tương tác giữa hai phân tử Wkhí: A, B như sau : Od r0 - Giả thiết: phân tử A đứng yên tại gốc tọa trục O N rcòn phân tử B chuyển động về phía A. Wt min - Ở khoảng cách xa (r >> r0 ) thì Wt ≈ 0 phân tử B Hçn ...