Trình bày quá trình đẳng áp

Quá trình đẳng áp (tên tiếng Anh là isobaric process) là 1 quá trình nhiệt động lực học trong đó áp suất là 1 hằng số (không đổi theo thời gian). Để hiểu rõ hơn về quá trình đẳng áp, mời các bạn đến với phần nội dung dưới đây nhé:

1. Quá trình đẳng áp là gì?

- Quá trình đẳng áp là quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi.

Ví dụ:

Nung nóng một lượng khí trong một xi lanh kín có pit - tông làm khí nóng lên, nở ra, đẩy pit – tông di chuyển. Quá trình này là một quá trình đẳng áp.

Trong nhiệt động lực học, nhiệt độ truyền vào trong chất khí có thể thay đổi nội năng và đồng thời sinh công.

Minh họa bằng tọa độ:

- Trong các hệ tọa độ (p,V); (T,p) đường đẳng áp là các đường thẳng song song với trục OV hoặc OT.

- Trong hệ tọa độ (T,V), đường đẳng áp là đường thẳng xiên góc, kéo dài đi qua gốc tọa độ.

- Trong một quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.

Biểu thức: 

Ví dụ :

Thực hiện dãn nở đẳng áp một lượng khí lí tưởng từ thể tích V₁ =  2 lít đến thể tích V₂ = 3 lít. Nhiệt độ ban đầu của khí là 30⁰C, hãy tính nhiệt độ của khí sau khi dãn nở.

Bài làm:

Ta có thể tóm tắt quá trình biến đổi của khí như sau:

Áp dụng biểu thức cho quá trình đẳng áp, ta có:

2. Đường đẳng áp

Đường biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ khi áp suất không đổi gọi là đường đẳng áp.

Dạng đường đẳng áp trong quá trình đẳng áp:

Trong hệ toạ độ ( V,T ) đường đẳng tích là đường thẳng kéo dài đi qua gốc toạ độ.

Quy ước về điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và áp suất

Người ta quy ước điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và áp suất như sau:

- Nhiệt độ: t_o = 0^oC <=> T_o = 273^oK

Áp suất: p_o = 760mmHg <=> p_o = 1,013.10⁵Pa

Hằng số của khí lí tưởng (R): Đối với 1 mol khí ở điều kiện tiêu chuẩn thì: R = (p_o.V_o) / T_o

- Với T_o=273°K, p_o= 1,013.10⁵ Pa, V_o=22,4 l/mol thì R = 8,3 J/mol.K

Ứng với các áp suất khác nhau của cùng một lượng khí có những đường đẳng áp khác nhau.

Đường đẳng áp ở trên ứng với áp suất thấp hơn, bởi vì:

Kẻ một đường thẳng vuông góc với trục OT, cắt các đường đẳng áp tại các điểm tương ứng với thể tích V₁ và V₂ như hình vẽ trên. Từ đồ thị, xét hai trạng thái của cùng lượng khí (p₁,V₁, T) và  (p₂, V₂, T), với cùng một nhiệt độ T thì V₁ > V₂. Theo thuyết động học phân tử chất khí, với một lượng khí xác định, khi ở cùng một nhiệt độ, thể tích nhỏ hơn thì tương tác giữa các phân tử và tương tác giữa phân tử với thành bình lớn hơn nên áp suất cũng lớn hơn, vì vậy, p₁ < p₂.

3. Độ không tuyệt đối

- Nếu giảm nhiệt độ tới OK thì p=0 và V=0, hơn nữa ở nhiệt độ dưới K, áp suất và thể tích sẽ có giá trị âm. Đó là điều không thể thực hiện được. Do đó, Ken-vin đã đưa ra một nhiệt giai bắt đầu bằng nhiệt độ OK gọi là độ không tuyệt đối.

- Các nhiệt độ trong nhiệt giai của Ken-vin đều có giá trị dương và mỗi độ chia trong nhiệt giai này cũng bằng mỗi độ chia trong nhiệt giai Xen-xi-út (Celsius). Chính xác thì độ không tuyệt đối thấp hơn -273°C một chút (vào khoảng -273,15°C). Nhiệt độ thấp nhất mà con người thực hiện được trong phòng thí nghiệm hiện nay là 10K.

4. Bài tập vận dụng

Bài 1: Ở 27°C thể tích của một lượng khí là 6 lít. Thể tích của lượng khí đó ở nhiệt độ 127°C khi áp suất không đổi là bao nhiêu?

Lời giải

Áp dụng phương trình đẳng áp, ta được:

Bài 2: Có 12g khí chiếm thể tích 4 lít ở 7°C. Sau khi nung nóng đẳng áp khối lượng riêng của khí là l,2g/l. Tìm nhiệt độ khí sau khi nung?

Lời giải

Áp dụng phương trình đẳng áp, ta được:

----------------------

Trên đây Top lời giải đã cùng các bạn tìm hiểu về quá trình đẳng áp. Chúng tôi hi vọng các bạn đã có kiến thức hữu ích khi đọc bài viết này, chúc các bạn học tốt.