Thuyết động học phân tử chất khí
Vật lý 12 thuyết động học phân tử chát khí
Trong chương trình Vật lý 12, thuyết động học phân tử chất khí giúp giải thích bản chất vi mô của các hiện tượng nhiệt học thông qua chuyển động của các phân tử khí. Bài viết này cung cấp lý thuyết trọng tâm kèm bài tập vận dụng, giúp học sinh hiểu sâu và áp dụng hiệu quả vào giải bài.
Theo mô hình thuyết động học phân tử, số va chạm phân tử lên một đơn vị diện tích thành bình trong đơn vị thời gian kí hiệu là Z. Gọi n là mật độ phân tử, vì tính chất hỗn loạn hoàn toàn của chuyển động nhiệt nên có thể coi như n/3 phân tử trong số đó chuyển động theo một phương. Trên một phương lại có hai hương nên số phân tử chuyển động theo một hướng là
.
Các phân tử chuyển động theo một chiều vuông góc với thành bình lại có tốc độ khác nhau, nhưng khi tính số va chạm trung bình ta xem như các phân tử có cùng tốc độ trung bình
của chúng. Số va chạm trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích thành bình bằng số phân tử chứa trong hình trụ có đáy là đơn vị diện tích trên thành bình và có chiều cao là
(tốc độ trung bình theo tập hợp N phân tử, không phải tốc độ trung bình theo thời gian được định nghĩa bên cơ học,
![]()
Theo lí thuyết Maxwell thì tốc độ trung bình của chuyển động nhiệt của phân tử khí có khối lượng mol
, ở nhiệt độ T là:
; 
Như vậy số va chạm trong một đơn vị thời gian lên một đơn vị diện tích thành bình
![]()
Theo các phép tính chặt chẽ thì số va chạm trung bình được tính theo công thức
(*)
Trong công thức (1) có thể lấy giá trị vận tốc trung bình
và dùng hệ số 1/6 thay cho 1/4 sẽ tính được kết quả có cùng bậc độ lớn. Bản chất của bài toán cân bằng động trên bề mặt chất lỏng trong trạng thái hơi bão hòa là do sự chuyển động của các phân tử hơi từ bề mặt chất lỏng ra ngoài và sự va chạm của các phân tử hơi trở lại bề mặt chất lỏng, khi đó ta sẽ giải quyết bài toán dựa trên cơ sở là thuyết động học phân tử chất khí, như vậy học sinh sẽ dễ xây dựng phương án tính toán hơn.
Cuối cùng phương trình cân bằng nhiệt được sử dụng để giải quyết, học sinh cần lưu ý đến thành phần nhiệt lượng trong quá trình bay hơi và nóng chảy, trong các quá trình này hệ vẫn trao đổi nhiệt mặc dù nhiệt độ không đổi. Nhiệt lượng hệ nhận hay tỏa trong giai đoạn hóa hơi hay đông đặc dùng để thay đổi thế năng của hệ, nên nhiệt độ không đổi.
-------------------------------------------------
Nắm vững thuyết động học phân tử chất khí Vật lý 12 sẽ giúp học sinh hiểu rõ mối liên hệ giữa chuyển động vi mô và các đại lượng vĩ mô như áp suất, nhiệt độ. Đây là nền tảng quan trọng để học tốt phần nhiệt học và giải bài tập chất khí.