Áp suất khí sinh ra từ va chạm phân tử

Một ô khí phóng to: các phân tử bay hỗn loạn, va chạm đàn hồi với thành bình. Áp suất không lấy từ công thức — nó được cộng từ xung lượng của từng va chạm chia cho diện tích và thời gian, hội tụ về đúng áp suất vĩ mô p = (2/3)·μ·Ē_đ mà Bài 9/10/11 dùng. Kéo nhiệt độ thấy phân tử va nhiều hơn và mạnh hơn (hai thừa số của áp suất hiện riêng), kéo mật độ thấy áp suất đổi mà động năng giữ nguyên. Mặc định đặt hai khí (O₂ và H₂) cùng nhiệt độ cạnh nhau nhưng ẩn tên: động năng trung bình bằng nhau, tốc độ lại khác hẳn ~4 lần → đố học sinh khí nào nhẹ hơn, bấm "Hiện tên khí" để kiểm tra — điều SGK hỏi thẳng mà sách giấy không cho thấy được.

Áp suất khí sinh ra từ va chạm phân tử

Đếm va chạm → ra đúng áp suất vĩ mô; nhiệt độ là số đo động năng phân tử

Khí AKhí B nhỏ & nhanh hơnVa chạm vào thành bình

Diễn biến

Hai khí ở cùng nhiệt độ → động năng trung bình bằng nhau, nhưng một khí nhẹ hơn nên chuyển động nhanh hơn hẳn (√(v̄²) gấp ~4 lần). Đố học sinh: hộp nào là khí nhẹ? Bấm “Hiện tên khí” để kiểm tra.

Điều khiển

Nhiệt độ T273 K

150 K900 K

Mật độ μ1.00× ĐKC

loãngđặc

So sánh 2 khí cùng T — hai khí cạnh nhau để đốMũi tên vận tốc — dài = nhanh

Cùng T — động năng bằng nhau

Động năng trung bình Ē_đ = (3/2)kT

5.7×10⁻²¹ J

Bằng nhau cho cả hai khí — Ē_đ chỉ phụ thuộc T, không phụ thuộc khối lượng.

Khí A

Tốc độ trung bình v̄0 m/s

Tốc độ căn quân phương √(v̄²)0 m/s

Hai khí cùng nhiệt độ, cùng động năng, nhưng tốc độ khác hẳn (√(v̄²) lệch ~4 lần). Đố: khí nào nhẹ hơn? Bấm “Hiện tên khí” để kiểm tra.

Vi mô ↔ vĩ mô

Áp suất chất khí không phải là một con số có sẵn — nó là tổng xung lượng mà các phân tử truyền lên thành bình trong một đơn vị thời gian, chia cho diện tích. Đếm va chạm thật ở đây cho ra đúng áp suất mà các định luật chất khí sử dụng.

p = (2/3)·μ·Ē_đ và Ē_đ = (3/2)kT

Ghép hai hệ thức: nhiệt độ tuyệt đối T chính là số đo động năng trung bình của phân tử, với k = 1,38·10⁻²³ J/K.