- Trang 109 - CHNG VII : KH THC cỏc chng trc ta ó kho sỏt cỏc quỏ trỡnh bin i ca khớ lý tng l loi khớ m cỏc phõn t ca nú c coi l : - Khụng cú kớch thc. - Khụng tng tỏc nhau tr khi va chm nhau. - Loi khớ ny tuõn theo hon ton chớnh xỏc hai nh lut thc nghim Bụil - Marit v Gay - Luxc. i vi cỏc khớ thc nh khớ: H2 ; O2 ; CO2 khụng hon ton din ra nh vy. iu kin thng chỳng nghim ỳng hai nh lut thc nghim, nhng ỏp sut cao hoc nhit thp thỡ khụng nghim ỳng, lớ gii ta xột: 7.1 TNG TC PHN T 7.1.1 Lc tng tỏc phõn t Mi phõn t l hai h in tớch. - H in tớch dng (+) ca cỏc ht nhõn. - H in tớch õm (-) ca cỏc electron. Khi hai phõn t gn nhau, do tng tỏc gia cỏc in tớch m ng thi xut hin nhng lc hỳt v lc y. Gi: - Lc hỳt gõy bi cỏc in tớch khỏc du: f1 - Lc y gõy bi cỏc in tớch cựng du: f2 Nhng lc n y ph thuc vo khong cỏch r gia hai phõn t, t ú lc tng tỏc tng hp gia chỳng 21 fff += cú th l hỳt hoc y ph thuc vo khoóng cỏch r gia hai phõn t. Qui c: f > 0 lc tng tỏc l lc y. f < 0 lc tng tỏc l lc hỳt. Biu biu din s ph thuc ca lc tng tỏc tng hp f theo khong cỏch r gia hai phõn t nh sau: . khong cỏch: r = r 0 3.10 -10 m lc hỳt f1 bng lc y f 2 lc tng hp f = 0. . Khi r < r0 thỡ f 1 < f 2 ; lc tng hp l lc y f > 0; hai phõn t cng gn nhau thỡ lc y tng nhanh. r f O Lổỷc tọứng hồỹp f f 1 f 2 r 0 =3.10 - 10 m Hỗnh 71 - Trang 110 - . Khi r > r 0 thì f 1 > f 2 ; lực tổng hợp là lực hút f < 0, lực nầy giảm nhanh về 0 ở khoảng cách r ≈10r 0 . 7.1.2 Thế năng tương tác phân tử Từ biểu đồ lực tương tác phân tử, ta có thế năng tương tác phân tử như sau: - Ở khoảng cách r = r 0 = 3.10 -10 m lực tương tác tổng hợp f = 0, hai phân tử ở cân bằng, ở đó thế năng tương tác phân tử là bé nhất Wt = Wt (min) Chọn thế năng ở ∞: W t (∞) = 0. Ta theo dỏi sự dịch lại gần nhau của hai phân tử dưới tác dụng của lực tương tác phân tử (r: ∞ →0) : Khi khoảng cách giữa hai phân tử thay đổi một lượng ∆r thì công của lực tương tác là : Δ A = f. Δ r ∆A đúng bằng độ gỉam thế năng trong dịch chuyển: - Δ W t ⇒ Δ W t = -f. Δ r - Khi r > r 0 ⇒ f < 0,∆r < 0 (do r giảm) ⇒ ∆W t < 0 ⇒ ⇒ < 12 tt WW thế năng W t giảm. - Tại r = r 0 ⇒ f = 0; thế năng đạt cực tiểu Wt (min) - Khi r < r 0 ⇒ f > 0; ⇒ Δ W t > 0 ⇒ ⇒> 12 tt WW thế năng W t tăng nhanh, đồ thị có dạng hố sâu gọi là hố thế năng. Từ đồ thị thấy rằng: ở khoảng cách r >> r0 thế năng tương tác rất bé (r ≈ 10r 0 ) còn khi r < r 0 thế năng tương tác W t rất lớn, nên chỉ có thể coi hai phân tử khí thực là không tương tác với nhau khi chúng cách xa nhau (thể tích khối khí lớn, mật độ phân tử bé), còn khi chúng gần nhau thì thế năng tương tác rất đáng kể không thể bỏ qua. Trong điều kiện nầy khí thực khác khí lý tưởng. 7.1.3 Quá trình va chạm giữa hai phân tử khí Có thể mô tả quá trình tương tác giữa hai phân tử khí: A, B như sau : - Giả thiết: phân tử A đứng yên tại gốc tọa trục O còn phân t ử B chuyển động về phía A. - Ở khoảng cách xa (r >> r0 ) thì W t ≈ 0 phân tử B chuyển động tự do, năng lượng toàn phần W bằng động năng chuyển động nhiệt ( KT i 2 ). r 0 W t W t min O r W N d Hçnh 7.3 r 0 W t W t min O r Hçnh 7.2 - Trang 111 - - Khi B lại gần A; r giảm ⇒ W t giảm; W đ tăng. - Ở khoảng cách r = r 0 ; W t đạt cực tiểu, động năng W đ đạt cực đại; do quán tính phân tử B tiếp tục dịch lại gần A, đến khi r < r 0 lực tương tác là lực đẩy làm cản trở chuyển động của B, vận tốc của B giảm dần làm W đ giảm; W t tăng dần khi khoảng cách hai phân tử r = d phân tử B dừng lại, và đổi chiều chuyển động ra xa A. - Ở khoãng cách r = d hai phân tử không thể gần nhau hơn. Sự va chạm giữa hai phân tử xảy ra (d = ON), d được gọi là đường kính hiệu dụng của phân tử. Giá trị của d có thể thay đổi do phụ thuộc vào động năng chuyển động nhiệt ban đầu của phân tử (hay năng lượng toàn phần của B). Nhưng do đườ ng cong thế năng rất dốc mà d không khác nhau nhiều khi W t thay đổi. 7.2 KHÍ THỰC, PHƯƠNG TRÌNH VANDECVAN (Vanderwaals) 7.2.1 Khí thực - Ỏí điều kiện thường: (p = 1atm; t = 0 0 C) 1k.mol khí thực có thể tích khá lớn V = 22,4m3; khi đó khoảng cách giữa các phân tử cỡ 3.10 -9 m ≈ 10r 0 . Ở khoảng cách nầy lực tương tác phân tử f hầu như bằng không và tổng thể tích của các phân tử (cỡ 1000 1 thể tích khối khí), nên có thể bỏ qua: - Thế năng tương tác phân tử. - Thể tích phân tử. Từ đó: ở điều kiện thường có thể coi mọi khí thực như là khí lý tưởng và có thể áp dụng được phương trình Clapeyron của khí lý tưởng cho khí thực. - Ở áp suất lớn, hoặc nhiệt độ thấp: là khi nén khí hoặc hạ nhiệt. Thể tích khối khí giảm. Lúc đó các phân tử khí lại gần nhau (r bé) làm th ế tương tác và thể tích riêng của phân tử trở nên đáng kể không thể bỏ qua. Phương trình Clapeyron của khí lý tưởng không thể áp dụng được nữa. Như vậy; phương trình trạng thái của khí lý tưởng không thể áp dụng đúng cho mọi giới hạn của nhiệt độ và áp suất của khí thực. 7.2.2 Phương trình Vandecvan Như đã phân tích, nguyên nhân để khí thực không thỏa mãn phương trình trạng thái khí lý tưởng có liên quan đến tương tác phân t ử và thể tích phân tử. Từ đó để tìm phương trình trạng thái khí thực, người ta hiệu chỉnh (về mặt lý thuyết) hai đại lượng áp suất và thể tích khối khí. 7.2.2.1 Hiệu chỉnh về thể tích (cộng tích) Phân tử khí lý tưởng được coi là một chất điểm không kích thước, nên thể tích mà phân tử chuyển động tự do V ≡ Vt - Trang 112 - Phân tử khí thực có thể tích đáng kể ( 3 6 1 d π ) nên thể tích dành cho chuyển động tự do của phân tử khí thực: V = Vt - b (7.1) b : Số hiệu chỉnh về thể tích được gọi là cộng tích. Để tính b; ta xét sự va chạm giữa hai phân tử: hai phân tử được coi là va chạm nhau khi khoảng cách hai tâm: r = d = đường kính hiệu dụng phân tử. Từ đó vùng không gian của chuyển động tự do bị hạn chế do va chạm của hai phân tử: ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = 33 . 6 1 .8. 3 4 dd ππ tức là bẳng 8 lần thể tích của một phần tử. Vì va chạm gây bởi hai phân tử, nên nếu tính trung bình cho một phân tử thì vùng không gian nầy là ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ 3 . 6 1 .4 d π tức là gấp 4 lần thể tích của một phân tử. Đối với 1 k.mol khí thực có NA phân tử ta được: b = A Nd 6 1 .4 3 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ π (7.2) b : Phụ thuộc vào đường kính hiệu dụng phân tử d, tức là phụ thuộc vào bản chất khí. 7.2.2.2 Hiệu chỉnh về áp suất (nội áp) Có thể xem khí trong bình gồm nhiều lớp khí. Do các phân tử khí thực tương tác với nhau. Nên trước khi phân tử khí thực va chạm vào thành bình, chúng bị các phân tử lớp bên trong kéo lại (hút). Từ đó lực tác dụng của các phân tử khí thực lên thành bình bé hơn so với trường hợp bỏ qua tương tác phân tử (c ủa khí lý tưởng). Gọi pt : áp suất khí thực. p : áp suất khí lý tưởng. Thì : p = p t + p I (7.3) pi : số hiệu chỉnh về áp suất, được gọi là nội áp. Thấy rằng: pi tỉ lệ với số phân tử va chạm vào thành bình (phụ thuộc vào mật độ khí n 0 = t A V N ) và tỉ lệ với số phân tử ở lớp bên trong làm nhiệm vụ kéo về ( phụ thuộc n 0 ). Như vậy : p i = c.n o 2 c : hằng số tỉ lệ ⇒ p i = c. 22 2 tt A V a V N = A B d d Hçnh 7.4 o o o o o o o o o o o o o o o o o o B’ f Hçnh 7.5 - Trang 113 - Vậy : p i = 2 t V a (7.4) Vói a: hệ số, phụ thuộc vào bản chất từng loại khí. Ví dụ: - với khí He : a = 3,44.103 () 2 4 . kmol mN - với khí H2 : a = 0,248.103 () 2 4 . kmol mN 7.2.2.3 Phương trình Vandecvan + Đối với 1 kmol khí thực: Thay 2 biểu thức của cộng tích và nội áp vào phương trình trạng thái khí lý tưởng ta được phương trình trạng thái của 1 kmol khí thực. (p t + p i ) (V t - b) = R.T hay (p t + 2 t V a ) (V t - b) = R.T Có thể bỏ chỉ số t nhưng hiểu là phương trình được viết cho khí thực (p + 2 V a ) (V - b) = R.T (7.5) + Đối với m kg khí thực thể tích v: Ta có : v = V m μ ⇒ V = v m μ . Thay vào phương trình trên ta được phương trình trạng thái của m kg khí thực như sau: (p + 22 2 . v am μ ) (v - b m μ ) = μ m R.T hay : ĉ với n Ľ: số kmol (7.6) Các phương trình (7.5) và (7.6) gọi là phương trình Vandecvan viết cho khí thực. Phương trình là kết quả của hiệu chỉnh về mặt lý thuyết từ phương trình Clapeyron của khí lý tưởng. 7.3 ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT VANDECVAN VÀ ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT THỰC NGHIỆM ĂNGDRIU 7.3.1 Họ đường đẳng nhiệt Vandecvan Đối với 1 kmol khí thực: (p + 2 V a )(V - b) = R.T ⇒ p = 2 . V a bV TR − − (7.7) p K T T 2 T K T 3 T 4 K C B p - Trang 114 - Trong hệ tọa độ (p, V) .Với 1 giá trị nhiệt độ T (const) ta vẽ được 1 đường biểu diễn p(V) gọi là đường đẳng nhiệt Vandecvan ở nhiệt độ T. Với các nhiệt độ T1 ,T2 ,T3 khác nhau ta có một họ đường đẳng nhiệt Vandecvan như sau: Trên đồ thị ta thấy có 1 nhiệt độ Tk mà khi : . T = T k : đường đẳng nhiệt có điểm uốn K, tại đó tiếp tuyến song song với trục hoành. . T > T k : đường đẳng nhiệt có dạng Hyperbol giống như đường đẳng nhiệt của khí lý tưởng. . T < T k : đường đẳng nhiệt của khí thực rất khác đường đẳng nhiệt của khí lý tưởng, nó có một đoạn lồi và một đoạn lõm; trong khoảng nầy một giá trị của p có 3 giá trị của V 7.3.2 Họ đường đẳng nhiệt thực nghiệm Angdriu (Andrews) 1866. Angdriu lấy 1 mol khí CO 2 rồi nén đẳng nhiệt ở các nhiệt độ T khác nhau. Từ đó thu được một họ đường đẳng nhiệt gọi là họ đường đẳng nhiệt thực nghiệm Ăngdiu như sau: + Đối với CO 2 cũng có một nhiệt độ T = T K = 304 0 K, đường đẳng nhiệt có điểm uốn K, mà tiếp tuyến tại K song song với trục hoành. + Khi T < T K đường đẳng nhiệt có đoạn ngang BC: . Đầu tiên: khi nén khí thì V giảm, p tăng (đoạn AB), nếu tiếp tục nén thì V tiếp tục giảm nhưng áp suất p không tăng nữa khi đó CO 2 bắt đầu hóa lỏng; đến C (V = V C ) thì CO 2 hóa lỏng hoàn toàn. . Đoạn BC, CO 2 ở trạng thái hỗn hợp: vừa thể khí vừa thể hơi nên được gọi là hơi bảo hòa. Áp suất pB: gọi là áp suất hơi bảo hòa. . Khi CO 2 đã hoàn toàn hóa lỏng nếu tiếp tục nén thì thể tích V giảm rất ít, nhưng áp suất p tăng nhanh; đưòng biểu diễn dạng dốc đứng (ứng với đoạn CD). Từ D nếu tiếp tục nén thì các tinh thể CO 2 bắt đầu xuất hiện. (Ta không xét qúa trình nầy). . Khi nhiệt độ T của CO 2 càng gần nhiệt độ T K (T < T K ) thì đoạn nằm ngang BC càng ngắn; khi T = T K đoạn nằm ngang thu về điểm uốn K. Điểm K được gọi là điểm - Trang 115 - tới hạn; trạng thái ứng với K gọi là trạng thái tới hạn (p K :áp suất tới hạn; V K : thể tích tới hạn; T K : nhiệt độ tới hạn). + Khi T > T K CO 2 không bị hóa lỏng khi nén đẳng nhiệt, đường biểu diễn có dạng hình Hyperbol giống như đường đẳng nhiệt của khí lý tưởng. Nối các điểm đầu của đoạn nằm ngang BC ta được 1 đường cong hình chuông. Đường nầy và đường đăíng nhiệt tới hạn T K chia mặt (opv) thành 4 miền. - Miền I và miền II: CO 2 ở thể khí, được gọi là miền khí. - Miền III : CO 2 ở thể lỏng và hơi bảo hòa, được gọi là miền hỗn hợp. - Miền IV : CO 2 ở thể lỏng, được gọi là miền lỏng. Lưu ý : - Nén đẳng nhiệt các chất khí khác, họ đường Angdriu có cùng dạng nhưng có nhiệt độ tới hạn T K khác nhau. - Nếu biến đổi ngược lại tức là giản đẳng nhiệt, thì các biến đổi trên sẽ được thực hiện theo chiều nguợc lại tức là từ lỏng sang khí. 7.3.3 Nhận xét So sánh kết qủa thu được từ hai họ đường đẳng nhiệt Vandecvan và Angdriu ta rút ra một số nhận xét sau: - Cả hai họ đường đẳng nhiệt đều qua điểm uốn K tại nhiệt độ T K . - Ở nhiệt độ T > T K đường đẳng nhiệt lý thuyết Vandecvan phù hợp với đường thực nghiệm Angdriu - Ở nhiệt độ T < T K đường lý thuyết có đoạn lồi và đoạn lõm, còn đường thực nghiệm có đoạn nằm ngang. Như vậy phương trình Vandecvan chưa mô tả được các trạng thái mà thực nghiệm phát hiện. Tuy vậy nhiều trạng thái ứng với một số điểm nằm trên đoạn lồi lõm của đường lý thuyết có thể quan sát được bằng thực nghiệm, như khi nén đẳng nhiệt CO 2 thật tinh khiết, ta gặp hiện tượng sau : - Nén khí tới khi p > pB rồi mà CO 2 vẫn chưa hóa lỏng, hiện tượng đó gọi là hiện tượng chậm hóa lỏng. CO 2 A p K T 1 T 2 T K T 3 T 4 K C B V p O I II I II IV D Hçnh 7.7 A B C b p B p O V c Hçnh 7.8 - Trang 116 - lúc nầy vẫn còn ở thể hơi nên được gọi là hơi quá bảo hòa. Để làm mất hiện tượng nầy thì chỉ cần cho vào CO 2 một ít hạt bụi hoặc điện tử tự do là hơi quá bảo hòa bắt đầu hóa lỏng. Trên đồ thị, hơi quá bảo hòa ứng với đoạn Bb. - Cho giản khí đẳng nhiệt (trong quá trình ngược), khi p < pC mà CO 2 vẫn chưa bay hơi, biểu đồ ứng với đoạn Cc; hiện tượng chậm bay hơi. Vậy: chỉ còn có đoạn cb trên biểu đồ là chưa quan sát được bằng thực nghiệm. - Tóm lại: Hai họ đường đẳng nhiệt lý thuyết và thực nghiệm khá phù hợp nhau, điều nầy chứng tỏ phương trình Vandecvan có thể áp dụng được cho một giới hạn rộng của nhiệt độ và áp suất khí thực. 7.3.4 Trạng thái tới hạn + Trạng thái tới hạn: trên biểu đô,ö trạng thái tới hạn K là giao điểm chung của 3 miền: hơi, khí và lỏng. Từ đó ở trạng thái đặc biệt nầy CO 2 có thể coi là lỏng, vừa là hơi hoặc là khí; nghĩa là trạng thái mà mọi sự khác biệt giữa chất lỏng, hơi và khí không còn nữa (nhiệt hóa hơi bằng 0; suất căng mặt ngoài bằng 0 ). + Thông số tới hạn: Các thông số trạng thái ứng với điểm K được gọi là thông số tới hạn: p K ,V K ,T K . Để tìm các thông số tới hạn,từ (7.7) : p = 2 V a bV RT − − Lấy đạo hàm bậc (1), rồi bậc (2) của p theo V rồi choĠ; ta xác định được tọa độ của điểm uốn K: () 3 2 2 V a bV RT dV dp + − −= ⇒ = 2 2 d V pd () 0 62 4 2 =+ − V a bV RT Từ đó, tọa độ của K (p K ,V K ,T K ) như sau : (7.8) . a, b phụ thuộc vào từng loại khí nên ứng với mỗi loại khí có một điểm K khác nhau, tương ứng với một nhiệt độ T K khác nhau. K P K = 2 27b a V K = 3b T K = Rb a .27 8 - Trang 117 - Tại trạng thái tới hạn, ta có: p k V k = 8 3 RT k : phương trình nầy rất khác với phương trình trạng thái KLT. 7.4 NỘI NĂNG KHÍ THỰC, HIỆU ỨNG JUN - TÔMXƠN 7.4.1 Nội năng của khí thực - Đối với khí lý tưởng : Các phân tử khí lý tưởng không tương tác nhau nên nội năng U của 1 k.mol khí là tổng động năng chuyển động nhiệt phân tử: TCT iR WU V N d A === ∑ . 2 - Đối với khí thực: ngoài chuyển động nhiệt phân tử khí còn tương tác nhau. Từ đó nội năng khí thực bằng tổng động năng chuyển động nhiêt và thế năng tương tác phân tử, với 1 kmol khí thực: U = C V .T + W t (7.9) Thế năng tương tác Wt phụ thuộc vào khoảng cách r giữa các phân tử, tức phụ thuộc vào thể tích V của khối khí. Vậy : Nội năng khí thực phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích khối khí.Từ trên: ⇒ dU = C V dT + dW t Nếu khối khí thực thực hiện 1 biến đổi mà không trao đổi năng lượng với bên ngoài thì nội năng khối khí U = const ⇒ dU = 0 ⇒ C V dT + dW t = 0 ⇒ dW t = - C V dT Từ đó: mặc dầu hệ không trao đổi năng lượng với bên ngoài, nhiệt độ hệ vẫn có thể thay đổi khi thể tích khối khí thay đổi (W t thay đổi), điều nầy hoàn toàn khác với khí lý tưởng. 7.4.2 Hiệu ứng Jun - Tômxơn (Joule - Thomson) + Thí nghiệm: Hai xi lanh A; B thông nhau bởi màng xốp S được đặt cách nhiệt tốt với bên ngoài. Hai pittông A’, B’ có thể dịch chuyển dễ dàng không ma sát, bên trong xi lanh A chưa khí áp suất p1; còn B chứa khí áp suất p 2 mà p 2 < p 1 . Cho các pittông A’, B’ dịch chuyển vô cùng chậm để thực hiện một biến đổi đoạn nhiệt mà luôn giữ p 2 < p 1 , khi đó khí trong ngăn A thấm qua màng xốp khuyết tán sang B. Thực nghiệm cho thấy khi khuyết tán từ A sang B: - Đa số khí đều lạnh đi, ứng với biến thiên nhiệt độ dT < 0 gọi là hiệu ứng Jun - Tômxơn dương. - Một số trường hợp khí nóng lên, biến thiên nhiệt độ dT > 0 gọi là hiệu ứng Jun -Tômsơn âm. - Trang 118 - Vậy : Hiệu ứng Jun - Tômxơn là hiện tượng giản khí đọan nhiệt, nhiệt độ khí bị thay đổi. + Giải thích : Gọi U 1 ,U 2 ,V 1 ,V 2 lần lượt là nội năng và thể tích của khối khí trước và sau biến đổi. Đối với quá trình đoạn nhiệt ∆U = A’ Mà : A’ = p 1 V 1 - p 2 V 2 ⇒ Δ U = U 2 - U 1 = p 1 V 1 - p 2 V 2 từ đó: . Nếu vai trò của b lớn còn của a bé: tức thí nghiệm được tiến hành trong điều kiện mà ta chỉ cần để ý đến kích thước phân tử, còn có thể bỏ qua tương tác phân tử. Khi đó phương trình trạng thái khí thực: () () RTbVpRTbV V a p =−⇒=− ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + 2 hay : pV = RT + b.p ⇒ p1V1 = RT1 + bp1 và p2V2 = RT2 + bp2 ⇒ p 1 V 1 - p 2 V 2 = R(T 1 - T 2 ) + b (p 1 - p 2 ) Theo trên : (p 1 V 1 - p 2 V 2 ) = Δ U = C V Δ T ( đã bỏ qua tương tác phân tử ) ⇒ C V Δ T = - R. Δ T + b( p 1 - p 2 ) ⇒ (C V + R) Δ T = b(p 1 - p 2 ) Do p 1 > p 2 ⇒ Δ T > 0 ⇒ T 2 > T 1 Vậy: khí nóng lên khi giản đoạn nhiệt, ta có hiệu ứng Jun-Tômxơn âm. . Trường hợp ngược lại: khi mà ta chỉ cần để ý đến tương tác phân tử, còn bỏ qua kích thước phân tử (vai trò của a lớn, còn b bé), khi đó: RTV V a p = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + 2 và U = C V T + W t Lập luận tương tự ta đi đến kết quả: (C V + R) Δ T = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ −−− 21 11 21 VV aWW tt A 1 B 1 A B T A T B m aìng xäúp S Hçnh 79 [...]... 3,85.102m3/kmol S: 2, 97. 1 0-1 0m ; 3,13.1 0-1 0m Bi 7. 4: Tớnh ni ỏp ca khớ Cacbụnic lỳc khi lng riờng ca khớ ú l 550kg/m3 Cho bit i vi khớ cacbụnic cú: Tk = 3040K v pk = 7, 4.106N/m2 S: 5,68.107N/m2 - Trang 123 - Bi 7. 5 : Xỏc nh quóng ng t do trung bỡnh ca phõn t khớ argụn iu kin bỡnh thng, bit nhit ti hn Tk v ỏp sut ti hn pk ca nú l: Tk = 1510K v pk = 4 ,78 .106N/m2 S: 9 ,74 .1 0-8 m Bi 7. 6: Khớ cacbụnic cú : a = 3,64.105... bao nhiờu thnh CO2 lng 0 nhit 31 C v 500C S : 2,93.1 0-3 m3/kg; 7, 4.106N/m2; 310C ; 7, 4.106N/m2 Bi 7. 7 : Xột mt cht khớ tuõn theo phng trỡnh Vandecvan Tỡm: a Entropi ca 1 kmol khớ b Phng trỡnh bin i on nhit ca khớ S: a) S = CvlnT + Rln(V - b) + S0 b) T C (V b )R = Const V Bi 7. 8 : Tỡm hiu Cp- Cv i vi khớ tuõn theo phng trỡnh Vandecvan S: Cp- Cv R1 + 2a RTV ... nhit v sinh cụng Theo nguyờn lý I: Q = dU + A - Trang 120 - Nờn trong bin i on nhit (Q= 0) m h sinh cụng (A > 0) thỡ ni nng h gim (dU < 0), t ú nhit khớ gim Trong k thut ngi ta ch to Tua - bin gin khớ: khớ b nộn a vo Tuabin lm quay Tuabin v gim nhit Sau ú c a v mỏy nộn c tip tc nhit khớ b gim xung 7. 4.3.3 Gim nhit bng hiu ng Joule - Thomson dng Mỏy Linde : gm hai b phn - B phn nộn: mt mỏy nộn khớ... l khớ lý tng b Coi Hờli l khớ thc S: 482K ; 204K Bi 7. 2: Tỡm ỏp sut ca khớ cacbụnic nhit 30C nu bit khi lng riờng ca nú nhit y l 550kg/m3 S: 5,2.1 0-6 N/m2 Bi 7. 3: Tỡm ng kớnh hiu dng ca phõn t khớ Nit bng hai phng phỏp: a Theo quóng ng t do trung bỡnh , bit rng iu kin bỡnh thng khớ Nit cú = 9,5.1 0-6 cm b Theo phng trỡnh Vandecvan, bit rng khớ Nit cú cng tớch b = 3,85.102m3/kmol S: 2, 97. 1 0-1 0m ;... l ng cong o ng cong o chia 7 10 mt (p,V) thnh hai min, min trờn ng vi hiu ng õm, min di ng vi hiu ng dng Hiu ng Jun Tụmxn l mt bng chng thc nghim cho thy rng ni nng khớ thc ph thuc vo nhit v th tớch khi khớ 7. 4.3 S húa lng khớ húa lng khớ cn thit phi h nhit khớ xung thp hn nhit ti hn TK ca khớ ú Chng hn: Cl2 TK = 1440C NH3 TK = 1320C O2 TK = - 118,80C He TK = - 2 67, 90C Khi nhit khớ ó c lm... õổồỹc õổa tin trong vic chuyờn ch, s dng vóử theo õổồỡng - õóỳn maùy neùn K Hỗnh CC TH D Thớ d 1: Mt bỡnh kớn cú th tớch V = 0,5cm3 cha 0,6kmol khớ CO2 ỏp sut 3.106N/m2 Hi khi ỏp sut ca khi khớ tng lờn gp 2 ln thỡ nhit khi khớ tng lờn bao nhiờu ln nu: a Xem CO2 l khớ thc Cho: a = 3,64.105 j.m3/ kmol2 b Xem CO2 l khớ lý tng Gii : - Trang 121 - a Khi xem CO2 l khớ thc ta ỏp dng phng trỡnh Vanecvan i... 5 T1 2 3,64.10 3.106 + (0,6) (0,5)2 2.3.106 + (0,6) 2 b- Khi xem CO2 l khớ lý tng, ta ỏp dng phng trỡnh trng thỏi ca khớ lý tng i vi trng thỏi (1): p1V1 = nRT1 (3) v i vi trng thỏi (2): p2V2 = nRT2 (4) Vỡ quỏ trỡnh ng tớch nờn V1 = V2 = V Chia (4) cho (3) ta cú: T2 p2 2 p1 = = =2 T1 p1 p1 Thớ d 2 : Tớnh h s khuych tỏn D ca khớ Hydrụ nhit 270 C v ỏp sut 2.105N/m2 Cho bit nhit ti hn v ỏp sut ti hn... 2 pd 2 v= 8 RT - Trang 122 - tỡm phi tỡm ng kớnh hiu dng d ca phõn t Hydrụ Ta bit cng tớch b c xỏc nh bi cụng thc: 1 RTK b = 4.N A d 3 = 6 8 p K 1 Do ú: 3RTK d = 16 N p A K 3 ta cú: T 2 8 pK = 3 k p 3TK ta cú: D= Thay d vo 2 1 8 RT 3 2 8 pK k 3TK 3 Thay s vo ta c: Thay v , vo D 2 T p D = 3,63.1 0-5 m2/s BI TP T GII CHNG VII : KH THC V HI Bi 7. 1: Cú 10g khớ Hờli.. .- Trang 119 - Do gin khớ nờn V1 < V2 v Wt Wt < 0 T < 0 T2 < T1 tc l nhit 1 2 khớ gim khi gin on nhit Vy : Trng hp ny cú hiu ng Jun -Tụmxn dng Túm li: tựy thuc vo iu kin thớ nghim, khi vai trũ ca cng tớch b hoc ni ỏp a cú th b qua m hiu ng l dng hoc õm Nu thớ nghim... nhit khớ cú th nh sau: 7. 4.3.1 Gim nhit do tip xỳc vi h cú nhit thp hn lm lnh khi khớ ngi ta cho nú tip xỳc vi mt cht lng no ú ang c bay hi nhanh cú nhit thp hn nhit khi khớ Vớ d: h nhit khụng khớ, ngi ta cho Oxi lng bay hi trong khụng khớ, khi bay hi nhit ca hi Oxi rt thp, lm nhit ca khụng khớ tip xỳc vi nú h xung Khi nhit h di TK ngi ta nộn khớ s thu c khụng khớ lng 7. 4.3.2 Gim nhit do gin . năng tương tác phân tử Từ biểu đồ lực tương tác phân tử, ta có thế năng tương tác phân tử như sau: - Ở khoảng cách r = r 0 = 3.10 -1 0 m lực tương tác tổng hợp f = 0, hai phân tử ở cân bằng,. khí lý tưởng. 7. 1.3 Quá trình va chạm giữa hai phân tử khí Có thể mô tả quá trình tương tác giữa hai phân tử khí: A, B như sau : - Giả thiết: phân tử A đứng yên tại gốc tọa trục O còn phân. tương tác phân tử. - Thể tích phân tử. Từ đó: ở điều kiện thường có thể coi mọi khí thực như là khí lý tưởng và có thể áp dụng được phương trình Clapeyron của khí lý tưởng cho khí thực. - Ở áp