Giải Câu hỏi trang 36 SGK Vật lí 12

Lời giải

## Câu 1. Hiện tượng chứng tỏ lực liên kết phân tử ở thể khí rất yếu

- Chất khí không có hình dạng và thể tích riêng: khí luôn chiếm toàn bộ thể tích bình chứa và lan ra mọi phía. Điều này chứng tỏ các phân tử khí chuyển động hỗn loạn, tự do, hầu như không bị ràng buộc ⇒ lực liên kết rất yếu. Trái lại, chất lỏng có thể tích riêng (chỉ đổi hình dạng theo bình) và chất rắn có cả hình dạng lẫn thể tích riêng.

- Chất khí rất dễ nén và dễ giãn nở: chỉ cần ép nhẹ là thể tích khí giảm nhiều lần, vì giữa các phân tử còn nhiều khoảng trống và lực liên kết không đủ giữ khoảng cách cố định. Chất lỏng và chất rắn gần như không nén được.

- Hiện tượng khuếch tán của khí xảy ra rất nhanh: mở lọ nước hoa hay rò rỉ khí gas thì mùi lan khắp phòng chỉ sau vài giây, do phân tử khí di chuyển tự do. Khuếch tán trong chất lỏng chậm hơn nhiều và trong chất rắn thì rất chậm.

Kết luận: Ở thể khí lực liên kết giữa các phân tử rất yếu (gần như không đáng kể), yếu hơn hẳn so với thể lỏng và thể rắn.

## Câu 2. Dùng khối lượng riêng chứng tỏ khoảng cách phân tử ở thể khí rất lớn

Xét cùng một khối lượng $m$ của cùng một chất ở các thể khác nhau. Vì cùng một chất nên khối lượng mỗi phân tử $m_0$ như nhau, do đó số phân tử $N=\dfrac{m}{m_0}$ là như nhau ở mọi thể.

Thể tích khối chất: $V=\dfrac{m}{\rho}$, nên thể tích trung bình ứng với một phân tử:

$$v_0=\frac{V}{N}=\frac{m}{\rho N}\propto\frac{1}{\rho}.$$

Coi mỗi phân tử chiếm một "ô" lập phương cạnh $d$ (khoảng cách trung bình giữa hai phân tử lân cận) thì $v_0\approx d^{3}$, suy ra:

$$d\propto v_0^{1/3}\propto\rho^{-1/3}\quad\Rightarrow\quad \frac{d_{\text{khí}}}{d}=\left(\frac{\rho}{\rho_{\text{khí}}}\right)^{1/3}.$$

Áp dụng cho nước ở $t=100\,^{\circ}\text{C}$, $p=1\,\text{atm}$:

| Thể | Khối lượng riêng |
|-----|------------------|
| Lỏng (nước) | $\rho_l\approx 1000\ \text{kg/m}^3$ |
| Khí (hơi nước) | $\rho_k\approx 0{,}6\ \text{kg/m}^3$ |
| Rắn (nước đá) | $\rho_r\approx 917\ \text{kg/m}^3$ |

So sánh thể khí với thể lỏng:

$$\frac{d_k}{d_l}=\left(\frac{\rho_l}{\rho_k}\right)^{1/3}=\left(\frac{1000}{0{,}6}\right)^{1/3}\approx(1667)^{1/3}\approx 11{,}8.$$

So sánh thể khí với thể rắn:

$$\frac{d_k}{d_r}=\left(\frac{\rho_r}{\rho_k}\right)^{1/3}=\left(\frac{917}{0{,}6}\right)^{1/3}\approx(1528)^{1/3}\approx 11{,}5.$$

Kết luận: Khoảng cách trung bình giữa các phân tử ở thể khí lớn hơn ở thể lỏng và thể rắn khoảng 12 lần. Khối lượng riêng của khí nhỏ hơn hàng nghìn lần chính là bằng chứng cho thấy ở thể khí các phân tử ở rất xa nhau (đpcm).

Đáp số