Phương trình trạng thái khí lý tưởng là một phương trình thể hiện mối liên hệ giữa các đại lượng áp suất, thể tích, và nhiệt độ của một khối khí lý tưởng nằm trong cân bằng nhiệt động lực học. Nó cũng được sử dụng như là một cách đơn giản để ước lượng hành vi của khối khí trong các điều kiện khác nhau, mặc dù vẫn còn một số hạn chế. Người đầu tiên viết ra phương trình này là Benoit Clapeyron vào năm 1834 như một sự kết hợp kinh nghiệm của định luật Boyle, định luật Charles và định luật Avogadro.[1] Phương trình này có dạng:
p V = n R T {\displaystyle pV=nRT}với
p {\displaystyle p}Trong hệ đo lường quốc tế, p đo bằng pascal, V đo bằng mét khối, T đo bằng kelvin và n đo bằng mol thì hằng số R là:
8.314462 [ m 3 ⋅ P a ⋅ m o l − 1 ⋅ K − 1 ] {\displaystyle 8.314462\left[m^{3}\cdot Pa\cdot mol^{-1}\cdot K^{-1}\right]}Trong hệ đo lường khác, giá trị của R cũng hay được dùng là
22.4
273
≈
0.0821
[
l
⋅
a
t
m
⋅
m
o
l
−
1
⋅
K
−
1
]
{\displaystyle {\frac {22.4}{273}}\approx 0.0821\left[l\cdot atm\cdot mol^{-1}\cdot K^{-1}\right]}
Phương trình này chỉ là gần đúng cho các khí thực. Nó sẽ chính xác hơn nếu khí thực nằm trong trạng thái gần với khí lý tưởng, như cho các khí đơn nguyên tử, ở nhiệt độ cao và áp suất thấp. Phương trình này bỏ qua kích thước của các hạt trong chất khí so với toàn bộ thể tích của khí, cũng như bỏ qua tương tác giữa các hạt, ngoài tương tác va chạm đàn hồi tại khoảng cách vô cùng nhỏ giữa chúng. Với khí thực các phương trình trạng thái khác như phương trình Van der Waals có tính đến các hiệu ứng kể trên và chính xác hơn.
- Phương trình trạng thái
- Khí lý tưởng
- ^ Clapeyron, E [1834]. “Mémoire sur la puissance motrice de la chaleur”. Journal de l'École Polytechnique [bằng tiếng Pháp]. XIV: 153–90. Facsimile at the Bibliothèque nationale de France [pp.153–90].
Định luật Boyle-Mariotte, đôi khi được gọi là Định luật Boyle hay Định luật Mariotte [đặc biệt là ở Pháp], là một định luật về khí lý tưởng, mô tả hiện tượng áp suất khối khí tăng khi thể tích khối khí giảm. Một phát biểu hiện đại của định luật Boyle-Mariotte là:
Áp suất tuyệt đối gây ra bởi một khối lượng khí lý tưởng đã cho thì tỉ lệ nghịch với thể tích mà nó chiếm giữ nếu nhiệt độ và lượng khí là không đổi trong một hệ thống kín.[1][2]
Về mặt toán học, định luật Boyle-Mariotte có thể biểu diễn như sau:
|
P
∝
1
V
{\displaystyle P\propto {\frac {1}{V}}}
|
Áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích |
hay
|
P
V
=
k
{\displaystyle PV=k}
|
Áp suất nhân với thể tích thì bằng một hằng số
k
{\displaystyle k}
|
với:
- p {\displaystyle p} là áp suất khối khí
- V {\displaystyle V} là thể tích khối khí
- k {\displaystyle k} là hằng số
Phương trình chỉ ra rằng, một khối khí xác định khi ở một nhiệt độ xác định thì tích của áp suất và thể tích là một hằng số. Như vậy, có thể sử dụng phương trình để so sánh khối khí trong các điều kiện khác nhau:
p
1
V
1
=
p
2
V
2
{\displaystyle p_{1}V_{1}=p_{2}V_{2}}
Phương trình cho thấy, khi thể tích tăng thì áp suất giảm theo tỷ lệ, và ngược lại, khi thể tích giảm thì áp suất tăng theo tỷ lệ. Định luật được đặt tên theo nhà vật lý, nhà hóa học Robert Boyle, ông đã công bố định luật năm 1662. Nhà vật lý người Pháp Edme Mariotte cũng công bố độc lập một định luật tương tự vào năm 1679, vì vậy định luật còn được gọi là định luật Mariotte hay định luật Boyle-Mariotte.
Từ năm 1659, Robert Boyle đã tiến hành nhiều thí nghiệm về tính chất của chất khí, qua đó ông đã phát hiện ra ở nhiệt độ không đổi thì áp suất và thể tích tỉ lệ thuận nghịch đảo với nhau và công bố nó vào năm 1662.
p = const.1/V [V = const.1/p] hay pV = const
Độc lập với định luật này của Boyle, Edme Mariotte cũng tìm thấy mối liên hệ tương tự vào năm 1676. Vì thế định luật này có tên là định luật Boyle hay định luật Boyle-Mariotte.
- Phương trình khí lý tưởng
- Định luật Avogadro
- ^ Levine, Ira. N [1978]. "Physical Chemistry" University of Brooklyn: McGraw-Hill
- ^ Levine, Ira. N. [1978], p. 12 gives the original definition.
Lấy từ “//vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Định_luật_Boyle-Mariotte&oldid=68208324”