Học Nhanh STEM
← Trở về Blog

Bài 8: Mô hình động học phân tử chất khí

Bài 8: Mô hình động học phân tử chất khí

🔹 Bài 8: Mô hình động học phân tử chất khí

I. Tóm tắt lý thuyết

  • Chất khí được xem là tập hợp của các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng.
  • Khoảng cách giữa các phân tử rất lớn so với kích thước của chúng ⇒ lực tương tác gần như bỏ qua (nếu không va chạm).
  • Phân tử khí va chạm đàn hồi với nhau và với thành bình.
  • Áp suất khí lên thành bình là hệ quả của các va chạm này.
  • Nhiệt độ tuyệt đối T phản ánh động năng trung bình của các phân tử khí.

II. Công thức cần nhớ

  • Động năng trung bình:

    ⟨Eđ⟩ = (3/2)kT, k = 1,38×10−23 J/K

  • Động năng toàn phần của n mol khí:

    Etổng = (3/2)nRT, R = 8,31 J/mol·K

  • Quan hệ: ⟨Eđ⟩ ∝ T

III. Phương pháp giải bài tập

  1. Đổi nhiệt độ: T(K) = t(°C) + 273.
  2. Chọn công thức phù hợp (trung bình hoặc toàn phần).
  3. Tính toán, chú ý đơn vị (J, mol, K).

IV. Ví dụ minh họa

  1. Ví dụ 1: Tính ⟨Eđ⟩ ở 300K. 
    ⟨Eđ⟩ = (3/2)×1,38×10−23×300 ≈ 6,21×10−21 J
  2. Ví dụ 2: So sánh ⟨Eđ⟩ ở 600K và 300K. 
    Tỉ lệ = 600/300 = 2 ⇒ gấp đôi.
  3. Ví dụ 3: Tính Etổng của 2 mol khí ở 273K. 
    Etổng = (3/2)×2×8,31×273 ≈ 6802 J
  4. Ví dụ 4: Nhiệt độ nào để ⟨Eđ⟩ = 9×10−21 J? 
    T = [⟨Eđ⟩ / (3/2)k] ≈ 435K

V. 5 bài luyện tập tự giải

  1. ⟨Eđ⟩ ở 27°C?
  2. Etổng của 1,5 mol khí ở 400K?
  3. T tăng 200K → 400K, Eđ tăng bao nhiêu %?
  4. So sánh ⟨Eđ⟩ ở 100°C và 0°C.
  5. Nhiệt độ để ⟨Eđ⟩ = 1×10−20 J?

Đáp án chi tiết

  1. T = 300K ⇒ ⟨Eđ⟩ ≈ 6,21×10−21 J.
  2. Etổng = (3/2)×1,5×8,31×400 ≈ 7479 J.
  3. Tỉ lệ 400/200 = 2 ⇒ tăng 100%.
  4. T₁=373K, T₂=273K ⇒ tỉ lệ ≈ 1,37 ⇒ tăng ~37%.
  5. T ≈ [1×10−20 / (3/2)k] ≈ 483K.

VI. Mẹo nhớ nhanh

  • Động năng ∝ T tuyệt đối.
  • Hệ số (3/2) đặc trưng cho khí lí tưởng đơn nguyên tử.

VII. 10 câu trắc nghiệm có đáp án và giải thích

  1. ⟨Eđ⟩ ở 0°C là:
    • A. 5,17×10−21
    • B. 5,65×10−21 ✅
    • C. 6,21×10−21
    • D. 4,11×10−21

    Giải: T=273K ⇒ (3/2)kT ≈ 5,65×10−21.

  2. ⟨Eđ⟩ tỉ lệ với:
    • A. V khí
    • B. P khí
    • C. T tuyệt đối ✅
    • D. m khí
  3. Ở 546K, ⟨Eđ⟩ ≈:
    • A. 4,15×10−21
    • B. 6,33×10−21
    • C. 1,13×10−20 ✅
    • D. 2,65×10−21
  4. Hằng số k là:
    • A. 8,31 J/mol·K
    • B. 1,38×10−23 J/K ✅
    • C. 273 J/K
    • D. 6,02×1023
  5. 2 mol khí ở 300K, Etổng ≈:
    • A. 5000 J
    • B. 7480 J ✅
    • C. 6200 J
    • D. 8310 J

    Giải: (3/2)×2×8,31×300 ≈ 7480 J.

  6. Nhiệt độ tăng gấp đôi ⇒ ⟨Eđ⟩:
    • A. giảm 2
    • B. tăng 2 ✅
    • C. không đổi
    • D. tăng 4
  7. Etổng của 1 mol khí ở 0°C ≈:
    • A. 2490 J
    • B. 3394 J ✅
    • C. 4150 J
    • D. 2730 J
  8. Nhiệt độ tuyệt đối đo bằng:
    • A. °C
    • B. Kelvin (K) ✅
    • C. °F
    • D. mmHg
  9. Động năng trung bình phụ thuộc vào:
    • A. khối lượng phân tử
    • B. nhiệt độ tuyệt đối ✅
    • C. áp suất
    • D. thể tích
  10. Ở 400K, ⟨Eđ⟩ ≈:
    • A. 5,65×10−21
    • B. 6,21×10−21
    • C. 8,28×10−21 ✅
    • D. 1,13×10−20

    Giải: (3/2)×1,38×10−23×400 ≈ 8,28×10−21.

VIII. Kết luận

  • Mô hình động học phân tử giải thích bản chất áp suất và nhiệt độ.
  • T cao ⇒ chuyển động mạnh ⇒ Eđ lớn.

🔗 Học tiếp: Bài 9 – Định luật Boyle