BÀI 8: MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ

KHỞI ĐỘNG

Khi học môn Khoa học tự nhiên ở lớp 6, các em đã biết một số tính chất đặc biệt của chất ở thể khí so với chất ở thể lỏng và thể rắn. Tại sao chất ở thể khí lại có một số tính chất vật lí khác chính chất đó ở các thể khác?

Đáp án chuẩn:

- Khoảng cách giữa các phân tử:

+ Chất ở thể rắn: khoảng cách nhỏ.

+ Chất ở thể khí: khoảng cách lớn.

+ Chất ở thể lỏng: khoảng cách lớn hơn chất rắn và nhỏ hơn chất lỏng.

- Lực liên kết phân tử:

+ Chất ở thể rắn: có lực liên kết rất mạnh.

+ Chất ở thể khí: có lực liên kết rất yếu.

+ Chất ở thể lỏng: có lực liên kết giữa các phân tử mạnh hơn so vớ thể khí và yếu hơn so với thể rắn.

- Tốc độ chuyển động:

+ Chất ở thể rắn: có tốc độ chuyển động chậm, chỉ dao động quanh vị trí cân bằng.

+ Chất ở thể khí: có tốc độ chuyển động nhanh, tự do di chuyển trong mọi không gian.

+ Chất ở thể lỏng: có tốc độ chuyển động chậm hơn chất ở thể khí và nhỏ hơn chất ở thể lỏng.

I. CHUYỂN ĐỘNG VÀ TƯƠNG TÁC CỦA CÁC PHÂN TỬ KHÍ

1. Chuyển động Brown trong chất khí

Hoạt động 1: Dựa vào Hình 8.1, hãy mô tả thí nghiệm dùng để quan sát chuyển động Brown trong không khí.

Đáp án chuẩn: 

- Cách tiến hành:

+ Chuẩn bị dụng cụ như Hình 8.1.

+ Đốt cháy chất hữu cơ để tạo khói.

+ Soi kính hiển vi để quan sát sự chuyển động của hạt khói.

Hoạt động 2: Hãy dựa vào quỹ đạo chuyển động của hạt khói trong không khí (Hình8.2) để chứng tỏ rằng các phân tử không khí chuyển động hỗn loạn, không ngừng.

Đáp án chuẩn: 

Hình 8.2: quỹ đạo chuyển động của hạt khói trong không khí không theo một quỹ đạo nhất định nào cả, nhìn hình thì thấy hạt khói chuyển động lộn xộn, hỗn loạn và hạt khói không chuyển động theo một trật tự nhất định.

Hoạt động 3: Khi quan sát tia nắng mặt trời chiếu qua cửa sổ vào trong phòng, ta có thể thấy các hạt bụi trong ánh nắng chuyển động không ngừng. Chuyển động này có phải là chuyển động Brown không? Tại sao?

Đáp án chuẩn:

Chuyển động này không phải là chuyển động Brown.

Hạt bụi trong ánh nắng chuyển động là do: 

- Dòng đối lưu trong không khí. 

- Ánh sáng tác động lên hạt bụi.

2. Tương tác giữa các phân tử khí

Hoạt động 1: Hãy nêu các hiện tượng thực tế chứng tỏ lực liên kết giữa các phân tử ở thể khí rất yếu so với thể lỏng và thể rắn.

Đáp án chuẩn:

- Khí có thể khuyếch tán: mở lọ nước hoa trong phòng kín, sau một lúc cả phòng sẽ có mùi thơm.

- Khí dễ nén: lốp xe được bơm căng do nén khí bên trong.

Hoạt động 2: Hãy dựa vào khối lượng riêng ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất của cùng một chất ở các thể khác nhau để chứng tỏ khoảng cách giữa các phân tử khí rất lớn so với ở thể lỏng và thể rắn.

Đáp án chuẩn:

- Khối lượng riêng của không khí ở 0℃ và 1atm là: 1,29.10^-6 kg/cm³, của nước là: 1000 kg/cm³, của sắt là: 7,8 kg/cm³

Ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, các phân tử khí chuyển động với tốc độ lớn và va chạm với nhau liên tục, khoảng cách giữa các phân tử khí lớn hơn nhiều so với khoảng cách giữa các phân tử lỏng và rắn. 

=> Cùng một lượng chất khí ở thể khí sẽ có thể tích lớn hơn nhiều so với thể lỏng và thể rắn nên khối lượng riêng cũng nhỏ hơn.

II. MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ

Hoạt động : Hãy điền vào các ô trống trong Bảng 8.1

Bảng 8.1. Bảng các thí nghiệm và hiện tượng thực tế làm cơ sở cho việc đưa ra mô hình động học phân tử chất khí .

Đáp án chuẩn: 

III. KHÍ LÍ TƯỞNG

Hoạt động: Hãy dùng mô hình động học phân tử chất khí để chứng tỏ với một khối lượng khí xác định thì nếu giảm thể tích của bình chứa và giữ nguyên nhiệt độ khí thì áp suất của khí tác dụng lên thành bình tăng. Hãy tìm ví dụ trong thực tế để minh hoạ cho tính chất trên của chất khí.

Đáp án chuẩn:

Khi giảm thể tích bình chứa, số lần va chạm giữa các phân tử khí và với thành bình tăng. Lực do các phân tử khí va chạm với thành bình sẽ tăng lên mà diện tích bình thì không thay đổi nên áp suất khí sẽ tăng lên.

Ví dụ: Bơm xe đạp

Em có thể: Dùng thuyết động học phân tử chất khí để giải thích được các hiện tượng có liên quan. Ví dụ: chất khí luôn chiếm toàn bộ dung tích của bình chứa; chất khí gây áp suất lên thành bình theo mọi hướng; sự phụ thuộc áp suất của một  lượng khí xác định tác dụng lên thành bình vào thể tích và nhiệt độ…

Đáp án chuẩn:

Ví dụ: chất khí luôn chiếm toàn bộ dung tích của bình chứa. Do các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng, các phân tử khí va chạm với thành bình và đẩy thành bình ra, tạo ra áp suất khí. Áp suất khí sẽ đẩy các thành bình ra cho đến khi khí chiếm toàn bộ dung tích của bình.