Sách giáo khoa Vật lí 12

Giải Câu hỏi 2 trang 46 SGK Vật lí 12

Bài 11. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng   Đã kiểm chéo

Đề bài

Tại sao không gọi phương trình (11.1) là phương trình trạng thái của chất khí mà lại gọi là phương trình trạng thái của khí lí tưởng?

Lời giải

Phương trình (11.1):

$$\frac{pV}{T} = \text{hằng số}$$

được xây dựng bằng cách kết hợp hai định luật thực nghiệm: định luật Boyle (quá trình đẳng nhiệt) và định luật Charles (quá trình đẳng tích).

Lí do không gọi là phương trình trạng thái của "chất khí" mà gọi là của "khí lí tưởng":

a) Hai định luật Boyle và Charles (và do đó cả phương trình (11.1) suy ra từ chúng) chỉ hoàn toàn đúng với khí lí tưởng — loại khí mà các phân tử được coi là chất điểm (bỏ qua thể tích riêng của phân tử) và chỉ tương tác với nhau khi va chạm (bỏ qua lực hút, đẩy giữa các phân tử ở khoảng cách xa).

b) Đối với khí thực (chất khí nói chung), do các phân tử có kích thước riêng và có lực tương tác với nhau, nên phương trình (11.1) chỉ còn gần đúng. Nó chỉ áp dụng tốt cho khí thực khi khí ở điều kiện áp suất không quá lớn và nhiệt độ không quá thấp (khi đó khí thực mới gần giống khí lí tưởng).

Vì phương trình chỉ nghiệm đúng một cách chính xác cho khí lí tưởng, nên nó được gọi là phương trình trạng thái của khí lí tưởng, chứ không gọi chung là phương trình trạng thái của chất khí.

Đáp số

Vì phương trình (11.1) được suy ra từ các định luật Boyle và Charles, mà các định luật này chỉ đúng chính xác với khí lí tưởng; với khí thực nó chỉ còn gần đúng (khi áp suất không quá lớn, nhiệt độ không quá thấp). Do đó gọi là phương trình trạng thái của khí lí tưởng.

Lời giải do Thư viện nhà trường biên soạn, giải và kiểm chéo độc lập theo SGK 2026-2027.