Chất khí là gì? Đặc điểm, cấu tạo và thuyết động học phân tử chất khí

0
54
Rate this post

Chất khí là gì? Bạn có biết? Chất khí không chỉ là những nguyên tử, phân tử hoặc các hạt tự do chuyển động trong không gian. Nó còn mang theo mình những đặc điểm và cấu tạo độc đáo. Hãy cùng nhau khám phá những khái niệm thú vị về khí qua bài viết dưới đây!

Chất khí
Chất khí là gì? Những đặc điểm cơ bản của chất khí

1. Chất khí là gì?

Theo định nghĩa (Theo wikipedia), chất khí là một trong 4 trạng thái cơ bản tồn tại trong tự nhiên, còn lại là rắn, lỏng và plasma. Chất khí bao gồm những nguyên tử, phân tử hoặc các hạt tự do chuyển động trong không gian. Dù lực tương tác giữa các hạt này vô cùng nhỏ, chỉ va chạm nhau với tốc độ ngẫu nhiên.

2. Cấu tạo chất khí

Chất khí được tạo ra từ nhiều phân tử giống nhau. Mỗi phân tử bao gồm 1 đến nhiều nguyên tử. Chất khí có 3 đặc điểm cơ bản sau:

  • Có tính bành trướng: Khi được chứa trong bình, chất khí sẽ chiếm toàn bộ dung tích.
  • Có tính dễ nén: Nếu tăng áp suất, thể tích chất khí sẽ giảm.
  • Có khối lượng riêng nhỏ: So với chất rắn và lỏng, chất khí có khối lượng riêng nhỏ hơn.

Thật thú vị khi tìm hiểu về chất khí, đúng không nào?

3. Tính chất của chất khí

Để hiểu rõ hơn về các tính chất của chất khí, chúng ta hãy cùng tìm hiểu:

3.1 Áp suất chất khí

Áp suất chất khí là lực trung bình/đơn vị diện tích được tác động lên bề mặt bình chứa khí. Áp suất này có nhiều mức, phụ thuộc vào tác động tự nhiên hoặc hoạt động sản xuất, thiết bị máy móc mà con người tác động vào chất khí.

3.2 Nhiệt độ chất khí

Nhiệt độ chất khí thay đổi phụ thuộc vào điều kiện môi trường và thiết bị máy móc con người tạo ra. Điều này dẫn đến sự khác biệt về nhiệt độ của các luồng khí. Nhiệt độ thường được đo bằng đơn vị K (kelvin).

3.3 Thể tích riêng chất khí

Thể tích riêng chất khí được tính khi một đơn vị khối lượng của chất khí đó chiếm trong toàn bộ hệ thống ở trạng thái cân bằng. Đo thể tích khí không dễ vì nó thường có thuộc tính mở rộng. Thể tích riêng chất khí ký hiệu là V, đơn vị SI là mét khối trên kilogram.

3.4 Mật độ/khối lượng riêng chất khí

Khí có thể chuyển động tự do trong bình chứa, và khối lượng riêng của nó có thể thay đổi trong phạm vi rộng khi bị tác động bởi áp suất hoặc thể tích. Mật độ chất khí được đo bằng đơn vị SI là kilogram trên mét khối.

Tính chất của chất khí
Những tính chất vật lý của chất khí

4. Đặc điểm của chất khí

Các hạt trong chất khí luôn chuyển động ngẫu nhiên và không ngừng. Vận tốc của chúng biến đổi phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ cao tương ứng với vận tốc cao và ngược lại.

5. Chất khí lý tưởng

Khí lý tưởng là khái niệm tưởng tượng, với các phân tử là những chất điểm. Trong khí lý tưởng, các hạt giống hệt nhau, kích thước siêu nhỏ so với thể tích. Các hạt chuyển động hỗn loạn và không tương tác với nhau, chỉ va chạm đàn hồi với tường bao quanh khối khí.

Các tính chất này khác với khí thực, nhưng từ khí lý tưởng, ta có thể suy ra được tính chất của khí thực. Vì khí thực luôn có sự tương tác giữa các hạt bên trong khi được đặt ở trạng thái áp suất cao, nhiệt độ thấp. Sự tương tác này ảnh hưởng đến tính chất của khí thực.

Khí lý tưởng
Khí lý tưởng là tưởng tượng

6. Thuyết động học của khí

Thuyết động học của Daniel Bernoulli (1738) mô tả chất khí như một tập hợp các phân tử siêu nhỏ, giống hệt nhau, không ngừng chuyển động theo mọi hướng. Khi các hạt va chạm đàn hồi lẫn nhau và va vào thành bình, khí sẽ tạo áp suất lên thành bình. Nhiệt chính là động năng của chuyển động đó. Nhiệt độ càng cao, các hạt chuyển động càng nhanh.

Thuyết động học của chất khí
Nhiệt độ là động năng của chuyển động hạt trong chất khí

7. Ứng dụng chất khí vào đời sống

Với các tính chất đã liệt kê, chất khí được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đời sống, bao gồm:

  • Y tế: Tạo ra khí oxy sạch để sử dụng trong máy thở, bình oxy, khí điều chế thuốc, sản xuất dược phẩm…
  • Dân sinh: Cung cấp khí cho các thiết bị dân dụng, hệ thống nông nghiệp, bảo dưỡng xe máy và ô tô…
  • Khoa học: Điều chế khí lạ và các chất hữu ích mới trong cuộc sống.
  • Ngành công nghiệp luyện kim: Cắt, hàn, xì…
  • Công nghiệp sản xuất: Cung cấp khí cho hệ thống máy khí nén và các thiết bị van…

Hy vọng rằng những thông tin trên đã giúp bạn hiểu rõ hơn về chất khí và ứng dụng của nó trong cuộc sống.

Được chỉnh sửa bởi: Dnulib