Định luật Boyle. Định luật Charles SVIP

1. TRẠNG THÁI VÀ QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI TRẠNG THÁI CỦA KHÍ

Một lượng khí đựng trong một bình kín được xác định bởi bốn đại lượng là khối lượng ($m$), thể tích ($V$), nhiệt độ ($T$) và áp suất ($p$).

Khi thể tích, nhiệt độ và áp suất của một khối lượng khí xác định không thay đổi, ta nói lượng khí ở trạng thái cân bằng. Thể tích, áp suất và nhiệt độ của lượng khí được gọi là các thông số trạng thái của nó.

Người ta thường biểu diễn trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái của một khối lượng khí xác định bằng hình dưới đây:

 
Trạng thái và quá trình

Để thuận lợi cho việc tìm hiểu mối quan hệ giữa các thông số trạng thái, người ta thực hiện những quá trình đơn giản trong đó chỉ có hai thông số biến đổi còn một thông số không đổi, gọi là các đẳng quá trình.

- Đẳng nhiệt là quá trình biến đổi trạng thái, trong đó nhiệt độ được giữ không đổi.

- Đẳng áp là quá trình biến đổi trạng thái, trong đó áp suất được giữ không đổi.

- Đẳng tích là quá trình biến đổi trạng thái, trong đó thể tích được giữ không đổi.

2. ĐỊNH LUẬT BOYLE

Nếu gọi \(p_1\), \(V_1\) là áp suất và thể tích của khí ở trạng thái 1; \(p_2\), \(V_2\) là áp suất và thể tích của khí ở trạng thái 2 thì:

\(p_1V_1=p_2V_2\)

Định luật Boyle: Ở nhiệt độ không đổi, áp suất của một khối lượng khí xác định tỉ lệ nghịch với thể tích của nó.

\(pV\) = hằng số

Đồ thị biểu diễn định luật Boyle là một nhánh của đường hypebol.

  
Đường đẳng nhiệt

Đường đẳng nhiệt của cùng một lượng khí ứng với các nhiệt độ khác nhau thì khác nhau. Hình dưới đây vẽ hai đường đẳng nhiệt của cùng một lượng khí ứng với hai nhiệt độ \(T_1\) và \(T_2\) với \(T_1< T_2\).

 
Các đường đẳng nhiệt của cùng một lượng khí ở các nhiệt độ khác nhau

3. ĐỊNH LUẬT CHARLES

Nếu gọi \(V_1,\) \(T_1\) lần lượt là thể tích và nhiệt độ tuyệt đối ở trạng thái 1; \(V_2,\) \(T_2\) lần lượt là thể tích và nhiệt độ tuyệt đối ở trạng thái 2 thì:

\(\dfrac{V_1}{T_1}=\dfrac{V_2}{T_2}\)

Định luật Charles: Ở áp suất không đổi, thể tích của một khối lượng khí xác định tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối của nó.

\(\dfrac{V}{T}\) = hằng số

Đồ thị biểu diễn định luật Charles như sau:

Đường đẳng áp

1. Định luật Boyle: Ở nhiệt độ không đổi, áp suất của một khối lượng khí xác định tỉ lệ nghịch với thể tích của nó.

\(pV\) = hằng số

2. Định luật Charles: Ở áp suất không đổi, thể tích của một khối lượng khí xác định tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối của nó.

\(\dfrac{V}{T}\) = hằng số