Bài giảng vật lí

1. BÀI GIẢNG
CHƯƠNG IV KHÍ THỰC

2. Bài 1: Lực tương tác-thế năng tương tác
1. Lực tương tác giữa hai phân tử
- Bản chất là lực điện.
- Lực tương tác điện ( hút hay đẩy): 10-7-10-8cm
- Quy ước :
- : r tăng thì giảm nhanh hơn
0
1
1
1 

 
r
c
f 0
2
2
2 
 
r
c
f
Lực hút Lực đẩy
1
2 
  2
f 1
f

3. 2. Thế năng tương tác giữa hai phân tử
- Thế năng tổng cộng ứng với lực hút + lực đẩy:
- Đồ thị thế năng tổng hợp : đường cong không đối xứng
+ pt B CĐ về phía pt A: Eđ tăng,
Et giảm
+ B cách A r = ro: Eđmax ,
Et = 0
+ B cách A r < ro: Eđ giảm ,
Et tăng
+ B cách A : Eđ =0
Et max
2
1
2
1
'
2
'
1
k
k
t
t
t
r
c
r
c
E
E
E 




ON


2
1 f
f 
2
1 f
f 
2
1 f
f 
Hình 1: Đồ thị thế năng tổng hợp

4. Bài 2: Phương trình Vandevan
( PTTT của khí thực)
1. Sự khác nhau giữa khí thực và khí lý tưởng
KHÍ LÝ TƯỞNG KHÍ THỰC
- Chất điểm - Có kích thước, thể tích riêng
- Bỏ qua lực tương tác - Lực tương tác giữa các phân tử
Khi đó, PTTT không còn đúng cho khí thực
 hiệu chỉnh phương trình trạng thái khí lý tưởng

5. 2. PT Vandevan cho 1 kmol khí thực
PTTT cho 1kmol KLT: )
1
(
RT
pVo 
a) Hiệu chỉnh do các phân tử có kích thước, thể tích riêng
+ KLT: Vo là thể tích 1 kmol KLT mà phân tử tự do CĐ
+ KT: V là thể tích các phân tử tự do chuyển động ( < Vo)
V= Vo-b
Với b là phần thể tích không sử dụng cho chuyển động tự do.
b: hằng số hiệu chỉnh đặc trưng cho phần thể tích không được phép sử
dụng vào sự CĐ của phân tử. Đơn vị của b: m3/kmol
b) Hiệu chỉnh do các phân tử có lực tương tác
+ KLT: áp suất p phân tử khác
+ KT: để tạo ra p chịu sự tương tác của các phân tử khác  p của pt
khí thực tác dụng lên thành bình< một lượng pi
pi : áp suất nội tại của chất khí
pi~n2~ là đại lượng đặc trưng cho sự bổ
sung
vào áp suất được gây ra do sự hút lẫn nhau giữa các phân tử

2
1
o
V

2
o
i
V
a
p 

6. 2. PT Vandevan cho 1 kmol khí thực
( PTTT cho 1 kmol khí thực)
)
2
(
)
)(
( 2
RT
b
V
V
a
p o
o



a, b là hằng số hiệu chỉnh Vandevan
Đơn vị của a: Nm4/(kmol)2
Đơn vị của b: m3/kmol
p, Vo : áp suất và thể tích 1 kmol
khí thực
T : nhiệt độ tuyệt đối
3. PT Vandevan cho khối khí thực
+ M: khối lượng khí thực
+ V: thể tích khí thực
V
M
V
V
M
V o
o





)
3
(
)
)(
( 2
2
2
RT
M
b
M
V
V
a
M
p






Thế Vo vào phương trình (2)

7. Bài 3: Đường đẳng nhiệt Vandevan và đường
đẳng nhiệt thực nghiệm
1. Đường đẳng nhiệt Vandevan
PT Vandevan cho 1 kmol khí thực: )
1
(
)
)(
( 2
RT
b
V
V
a
p o
o



+ a, b, R là hằng số khi T = const thì sự phụ thuộc p,Vo là đường cong
+ PT bậc 3 (Vo): )
2
(
0
)
( 2
3





p
ab
V
p
a
V
p
RT
b
V o
o
o
+ Ứng với các giá trị nhiệt độ không đổi khác nhau : họ đường đẳng
nhiệt Vandevan

8. Nhận xét đồ thị đường đẳng nhiệt Vandevan ( Lý thuyết)
+ Ở nhiệt độ cao ( T1) : Đường
đẳng nhiệt Bôilơ-Mari ốt, khí
thực trở thành khí lý tưởng
+ Ở nhiệt độ thấp ( T2) : Đường
đẳng nhiệt Vandevan nhấp nhô,
ứng 1 giá trị p thì có 3 giá trị Vo
( Vo1, Vo2, Vo3)
+ Nằm giữa đường ứng với nhiệt độ
cao và nhiệt độ thấp : Đường đẳng
nhiệt Tk ( đường tới hạn), 1 giá trị p
thì có 1 giá trị Vo, có điểm uốn K.
Đặc biệt tiếp tuyến của điểm uốn K
song song với trục hoành
Hình 2: Đồ thị đường đẳng
nhiệt Vandevan

9. Nhận xét đồ thị đường đẳng nhiệt thực nghiệm
+ Ở 80oC : Đường đẳng nhiệt
Bôilơ- Mariốt
+ Ở 15oC : Đường đẳng nhiệt thực
nghiệm MLNO gãy khúc
+ Nằm giữa đường ứng với
nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp
là đường đẳng nhiệt ứng Tk
( đường tới hạn) với điểm K
ở trạng thái tới hạn.
Các thông số của trạng thái
tới hạn: K( pk, Vk, Tk)
Hình 3: Đồ thị đường đẳng
nhiệt thực nghiệm

10. Bài 4: Trạng thái tới hạn của vật chất
1. Ý nghĩa vật lý của trạng thái tới hạn
-Điểm K trên đồ thị đường đẳng nhiệt Vandevan: trạng thái ta
không thể phân biệt ở trạng thái khí, hơi hay lỏng.
-Lúc đó:
- Ở trạng thái tới hạn: T và p thay đổi có thể chuyển từ
HơiLỏng hay KhíL ỏng mà không qua trạng thái trung
gian, sự chuyển này dễ dàng và không cần trao đổi nhiệt.
L
H 
 
2. Ý nghĩa của họ đường đẳng nhiệt Vandevan
+ Khi nhiệt độ khí > Tk: dù tăng áp suất lên bao nhiêu thì chất
khí không thể hoá lỏng được.
+ Áp suất tới hạn pk bao giờ cũng lớn hơn hoặc bằng áp suất
hơi bão hoà po :
+ Thể tích của 1 chất nào đó ở thể lỏng không thể lớn hơn Vk
o
k p
p 

11. 3. Các thông số của trạng thái tới hạn: K ( pk, Vk, Tk)
b
V
b
a
p
bR
a
T ok
k
k 3
,
27
,
27
8
2



k
ok
k T
R
V
p .
8
3
. 
Phương trình liên hệ pk, Vok, Tk cho 1 kmol khí thực
Phương trình liên hệ pk, Vk, Tk cho khối khí thực
k
k
k T
R
M
V
p .
8
3
.



12. CÁC VẤN ĐỀ CẦN
TÌM HIỂU CHƯƠNG
CHẤT LỎNG ???

13. 1. Tính chất chung của chất lỏng
Chất lỏng là trạng thái trung gian giữa
chất khí và chất rắn. Tùy thuộc vào T, p thì chất
lỏng có thể bay hơi thành chất khí và đông đặc
thành chất rắn.
Về mặt vĩ mô:
a) Chất lỏng so với chất khí:
+ Giống nhau: hình dạng thuộc bình chứa, là
chất lưu chảy được.
CHƯƠNG V CHẤT LỎNG
Bài 1: Tính chất chung và cấu trúc phân tử
của chất lỏng

14. + Khác nhau Chất lỏng Chất khí
+ Thể tích hữu hạn + Thể tích vô hạn
+ Khó nén + Khí dễ nén
b) Chất lỏng so với chất rắn
Chất lỏng Chất rắn
+ Có thể tích xác định
+ Đều thể hiện tính khó nén, chịu kéo dãn
+ Không có hình dạng
xác định
+ Có hình dạng xác
định
+ Môi trường đẳng
hướng mọi phương
diện.
+ Môi trường bất đẳng
hướng.

15. 2. Cấu trúc phân tử của chất lỏng
a) Chất khí
Chất khí tự do chuyển động ở mọi nơi, nén rất
dễ dàng . Chất khí sự phân bố thể hiện : tính mất
trật tự và hỗn loạn .
b) Chất rắn: tính trật tự xa
c) Chất lỏng: tính trật tự gần….
Theo thuyết của Frenkel ( Nga): Phân tử chất lỏng
khá gần nhau, lực tương tác giữa chúng khá lớn,
chúng không thể chuyển động tự do như trong chất
khí mà dao động quanh VTCB trong khoảng thời
gian nào đó..
Bài 1: Tính chất chung và cấu trúc phân tử
của chất lỏng

16. Bài 2: Hiện tượng căng mặt ngoài của
chất lỏng
1. Khái niệm áp suất phân tử
a) Mặt cầu tác dụng
b) Sự hình thành áp suất phân tử
c) Tính chất
2. Năng lượng mặt ngoài của chất lỏng :
∆E = ∆S
Trong đó, ∆E : năng lượng mặt ngoài (J).
∆S : diện tích mặt ngoài (m2).
: hệ số căng bề mặt (N/m)( phụ thuộc vào
bản chất và nhiệt độ của chất lỏng, bề mặt tiếp xúc
của chất lỏng)



17. 3. Lực căng mặt ngoài
- Là những lực kéo căng bề mặt của chất lỏng.
- Đặc điểm: tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bất kì trên bề
mặt chất lỏng.
- Phương: tiếp tuyến với mặt ngoài và vuông góc với chu vi
mặt ngoài
- Chiều: làm giảm diện tích mặt ngoài
- Độ lớn: F = l
Trong đó, F : lực căng mặt ngoài (N)
l : chu vi đường biên giới mặt ngoài (m)


18. 1. Góc bờ: Góc tạo bởi thành bình và tiếp tuyến với
mặt ngoài chất lỏng
2. Chất lỏng làm ướt và không làm ướt chất rắn
3. Ứng dụng
Bài 3: Hiện tượng dính ướt và không
dính ướt

19. 1. Khái niệm
Áp suất phụ là áp suất do mặt cong tác dụng
vào chất lỏng
Quy ước: mặt cong lồi……….
mặt cong lõm……..
Bài 4: Áp suất dưới mặt cong của chất lỏng
Hình 1 Hình 2

20. 2. Biểu thức
Trường hợp mặt cong có dạng bất kỳ
Công thức Laplace:
)
1
1
(
2
1 R
R
p 

 
R1:, R2 là bán kính cong của 2 giao tuyến cong do mặt ngoài
cắt bởi 2 mặt phẳng vuông góc tại M
+ Mặt cầu: R1=R2=R
R
p

2


+ Mặt trụ: R1= 
d
p

2


R2=d/2

21. Bài 5:HIỆN TƯỢNG MAO DẪN
1. Hiện tượng: Là hiện tượng chất lỏng dâng lên hay
hạ xuống trong ống có tiết diện nhỏ
2. Giải thích: do tác dụng của áp suất phụ dưới mặt
khum. Trong TH làm ướt, mặt khum là mặt lõm, áp suất
phụ hướng lên trên sẽ kéo theo 1 phần chất lỏng vào
trong ống; còn TH không làm ướt, áp suất phụ hướng
xuống dưới và nén phần chất lỏng trong ống xuống.
3. Tính chiều cao của cột chất lỏng dâng lên
gR
h


2

gr
h


 cos
2

R: bán kính cong
r: bán kính mao dẫn
4. Ứng dụng
+ Trong tự nhiên
+ Trong đời sống
+ Trong kỹ thuật: dệt nhuộm, xây nhà, trồng trọt

22. CÁC DẠNG BÀI TẬP CHƯƠNG 5
• DẠNG 1: Cho giọt chất lỏng nằm giữa hai
tấm kính tính lực tác dụng vuông góc lên
tấm kính để tách hai tấm kính ra.
• DẠNG 2: Tính áp suất của bọt không khí ở
độ sâu h trong chất lỏng
• DẠNG 3:Tính năng lượng mặt ngoài khi
nhiều giọt chất lỏng nhỏ hợp lại thành một
giọt lớn hoặc ngược lại tính năng lượng mặt
ngoài khi phân chia một giọt chất lỏng lớn
thành nhiều giọt nhỏ .

23. • DẠNG 4: Ống mao dẫn hình chữ U
CÁC DẠNG BÀI TẬP CHƯƠNG 5

24. CHƯƠNG VI SỰ BIẾN ĐỔI PHA CỦA VẬT CHẤT
BÀI 1 CÁC PHA VẬT CHẤT VÀ SỰ CHUYỂN PHA
1. KHÁI NIỆM PHA VẬT CHẤT
2. SỰ CHUYỂN PHA
BÀI 2 PHƯƠNG TRÌNH CLAPEY RON - CLAUSIUS
1. NHIỆT CHUYỂN PHA
2. PT CLAPEYRON-CLAUSIUS
Sinh viên lưu ý chương này các bạn tự học và tự
nghiên cứu và tham khảo sách lê văn từ trang 259-
283.