Tính chất của chất khí

Mô phỏng phục vụ chủ đề Khí lí tưởng, Vật lí 12 (Chương trình GDPT 2018): mô hình động học phân tử chất khí, phương trình trạng thái pV = NkT, các định luật Boyle, Charles và động năng trung bình Wđ = 3/2·kT. Khác với đồ thị trạng thái tính sẵn, sim này cho từng hạt helium và argon chuyển động, va chạm đàn hồi với nhau và với thành bình; áp suất đo từ xung lực các hạt truyền cho thành, nhiệt độ đo từ động năng trung bình của hạt, không áp đặt sẵn công thức. Màn Bình khí cho bơm hạt, đun hoặc làm lạnh, kéo thành bình để nén hay giãn khí, chọn giữ cố định thể tích, nhiệt độ hoặc áp suất để thấy hai đại lượng còn lại liên hệ với nhau, kèm số so sánh với NkT/V của khí lí tưởng. Màn Động năng vẽ phân bố tốc độ và động năng theo quy luật Maxwell, cho thấy ở cùng nhiệt độ hạt helium nhanh gấp khoảng √10 lần hạt argon nhưng động năng trung bình của hai loại như nhau. Màn Khuếch tán cho đặt số hạt, nhiệt độ mỗi ngăn rồi mở vách ngăn, theo dõi vị trí trung bình của từng loại khí khi chúng tự trộn đều. Số hạt giới hạn 300 để chạy mượt trên điện thoại nhưng vẫn đủ thấy rõ quy luật thống kê. Khi nén thật nhiều hạt vào bình nhỏ, áp suất đo được lớn hơn NkT/V vì bản thân phân tử chiếm chỗ — một gợi ý về giới hạn của mô hình khí lí tưởng. Câu hỏi gợi ý: – Vì sao đun nóng ở thể tích không đổi lại làm áp suất tăng, xét theo va chạm của từng phân tử? – Ở cùng nhiệt độ, vì sao hạt helium chuyển động nhanh hơn hạt argon nhưng động năng trung bình của hai loại lại bằng nhau? – Khi mở vách ngăn giữa hai loại khí, điều gì khiến chúng tự trộn đều mà không cần tác động từ bên ngoài?