Về Thí nghiệm

Phương trình trạng thái của khí lí tưởng — pV/T = nR

Buồng khí đầy đủ: chọn khoá T, V hay p rồi kéo đại lượng còn lại, còn áp suất luôn được đo bằng cách đếm va chạm trong ô mô hình phóng to. Ghi vài trạng thái vào bảng (V, T, p) thì cột p·V/T đứng yên quanh 13,3 mJ/K — đúng bằng n·R. Bật phương trình pV = nRT để hiện n, R = 8,31 và bơm thêm khí (tăng n làm hằng số tăng theo). Ghim hai trạng thái (1), (2) rồi so sánh: hai lộ trình khác nhau trên đồ thị p–V nhưng gặp nhau ở cùng một điểm — trạng thái cuối không phụ thuộc cách chuyển.

Phương trình trạng thái của khí lí tưởng

p·V/T = hằng số = n·R — áp suất đo bằng cách đếm va chạm, không phải bằng công thức
Phân tử O₂
Va chạm — cái được đếm
Diễn biến
Chọn đại lượng cần khoá, rồi kéo đại lượng còn lại. Áp suất không được cài sẵn — nó là tổng xung lượng các va chạm lên thành ô mô hình, chia cho diện tích và thời gian. Giữ yên cho áp kế đo xong để ghi một trạng thái.

Chọn đẳng quá trình (khoá gì)

Trạng thái khí

Bất biến p·V/T
— đang đo…
đang đo…
Áp suất p (đo)đang đo…
Thể tích V40,0 cm³
Nhiệt độ T300 K (27 °C)

Hai lộ trình (1) → (2)

Ghi một trạng thái làm (1), đổi sang trạng thái khác rồi ghi làm (2). Bấm so sánh: hai đường khác nhau trên p–V nhưng gặp nhau ở cùng một điểm — trạng thái cuối không phụ thuộc cách đi.

Lưu ý. Áp kế đếm va chạm trong ô mô hình — một ô khí nhỏ ở đúng mật độ và nhiệt độ của lượng khí đang xét. Áp suất là đại lượng không phụ thuộc lượng khí, nên con số đo trong ô đúng bằng áp suất của cả khối khí. Nó là áp suất trung bình của các phân tử lên thành, nên cần vài giây để ổn định và vẫn lệch khoảng 1% — đúng như một phép đo thật. — Khi đổi V hay T, khí được đưa sang trạng thái mới một cách rất chậm (chuẩn tĩnh) để luôn cân bằng: đó là điều kiện các định luật chất khí nói tới. — p·V/T = hằng số chỉ đúng gần đúng khi p ≤ 10⁶ Pa và T ≥ 200 K.