Thế nào là chất khí

Trịnh xuân sơn

I.Thế nào là chất khí?

Chất khí là tập hợp các nguyên tử hay phần tử các hạt, các hạt này có thể tự do chuyển động trong không gian. Các hạt này có tốc độ chuyển động và hướng đi ngẫu nhiên, vận tốc của hạt thay đổi khi có sự va chạm ngẫu nhiên hay va chạm với thành vật chứa.

Trong cuộc sống chất khí được xem là một trong 4 trạng thái đó là: Chất rắn, chất lỏng, plasma và trạng thái vật chất là quan trọng nhất. Ở trạng thái các chất thông thường lúc này sẽ tồn tại ở “trạng thái chất rắn” ở mức nhiệt độ thấp, ở trạng thái nhiệt độ cao hơn lúc này “trạng thái chất rắn” sẽ chuyển qua “trạng thái lỏng” (thông qua hiện tượng nóng chảy), tiếp theo là chuyển tiếp sang “trạng thái khí” khi nhiệt độ được nâng lên ở mức cao hơn ta gọi là hiện tượng (bay hơi), và ở mức nhiệt độ đủ cao sẽ chuyển từ trạng thái khí qua trạng thái “plasma”.

Sự chuyển động của chất khí

II.Chất khí nguyên tố

Các nguyên tố hóa học gồm hai nguyên tử tại nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn là Hydro (H₂), nitơ (N2), oxy(O2), và halogen gồm hai nguyên tố: Flo (F2) và clo (Cl2). Khi được cùng nhóm với các khí cao nguyên tố như: Helium (He), neon (Ne), argon (Ar), Krypton (Kr), xenon (Xe) và radon (Rn).

III.Đặc điểm, tính chất của chất khí

1.Đặc điểm chất khí

Ở trạng thái khí là tập hợp các hạt siêu vi có số lượng lớn, có thể là nguyên tử hay phân tử. Các hạt này có sự chuyển động nhanh chóng, không ngừng và ngẫu nhiên trong những sự va chạm với nhau, và với thành vật chứa. Khi nhiệt độ càng cao thì vận tốc trung bình của các hạt càng tăng, và ngược lại khi nhiệt độ càng thấp, thì vận tốc trung bình càng giảm.

Dưới sự thống kê bằng các phân bố Maxwell – Boltzmann, phân bố Bose và phân bố Fermi. Các phân bố này cho chúng ta thấy sự phụ thuộc của dải biến đổi vận tốc, cũng như vận tốc trung bình vào nhiệt độ thay đổi.

Đặc điểm chất khí

2.Tính chất của chất khí

Chất khí có tính chất tương đối nhẹ, khó nhận thấy quan sát trong các môi trường. Chất khí được biểu hiện thông qua các tính chất vật lý đó là: Nhiệt độ, áp suất, thể tích, số lượng hạt.

a.Nhiệt độ chất khí

Nhiệt độ là thước đo của động năng trung bình được lưu trữ trong một hạt. Nhiệt độ của các hệ thống vật chất đều liên quan đến chuyển động của các hạt ( Phân tử và nguyên tử ) để tạo nên các hệ khí. Nhiệt độ được biểu diễn bởi ký hiệu trong phương trình là T với đơn vị là Kelvins.

Nhiệt độ chất khí

b.Áp suất chất khí

Áp suất chất khí được kí hiệu để biểu diễn áp suất trong phương trình đó là “p” hay “P” với đơn vị là pascal. Được sử dụng để chỉ lực trung bình trên một đơn vị diện tích mà khí tác động lên bề mặt bình chứa. Trong phạm vi thể tích này ta có thể dễ dàng hình dung các hạt khí di chuyển thẳng, cho tới khi chạm vào thành thành bình chứa, thì sẽ chuyển hướng di chuyển.

áp suất chất khí

c.Thể tích riêng chất khí

Thể tích riêng chất khí chiếm bởi một đơn vị của một chất khí giống nhau, đối với trạng thái cân bằng khó để đo thể thích khí. Vì đó là (thuộc tính mở rộng) thể tích không được biểu hiện cụ thể.

Thể tích riêng chất khí được ký hiệu để biểu thị thể tích riêng trong phương trình là “v” với đơn vị SI là mét khối/kilogam.
Thể tích chất khí được sử dụng để biểu diễn thể tích trong phương trình là “V” với đơn vị SI là mét khối.

d.Mật độ, khối lượng riêng của chất khí

Mật độ - Khối lượng riêng của chất khí được ký hiệu để biểu thị mật độ trong phương trình là p (rho) với đơn vị SI là kilogam trên mét khối.

Do các phân tử khí có thể duy truyển tự do trong bình chứa, vì vậy khối lượng của chúng được đặc trưng bởi mật độ. Khối lượng riêng là khối lượng trên một đơn vị thể tích của một chất. Đối với chất khí, mật độ có thể thay đổi theo một phạm vi rộng, vì khi các hạt di chuyển lại gần nhau hơn, khi bị hạn chế bởi áp suất hoặc thể tích, “mật độ thay đổi được gọi là khẳ năng nén”.

Mật độ, khối lượng riêng của chất khí

IV.Cấu tạo chất khí

Tìm hiểu cấu tạo của chất khí sau đây, cùng chúng tôi nhé:

Chất khí được cấu tạo từ các phân tử có kích thước rất nhỏ so với khoẳng cách của chúng. Khi các phân tử khí chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ của chất khí càng cao và ngược lại khi các phân tử khí chuyển động chậm lại thì nhiệt độ chất khí cũng giảm theo.Khi các chất khí chuyển động hỗn loạn, các phân tử khí va chạm vào nhau hay va chạm vào thành bình, đồng thời lúc này gây nên áp suất lên thành bình.

V.Ứng dụng của chất khí

Tìm hiểu về các ứng dụng của chất khí sau đây cùng chúng tôi:

Chất khí được ứng dụng trong các lĩnh vực y tế, khí sạch oxy cung cấp cho các máy thở...
Ứng dụng trong các bình chứa khí, bình oxy, không khí cầu, máy sấy khí, máy lọc khí...
Sử dụng trong sữa chữa máy móc, sữa chữa xe máy, ô tô..
Sử dụng trong ngành công nghiệp luyện kim, cắt, hàn, xì...
Sử dụng trong các phòng nghiên cứu khoa học, hóa học, vật lí học…
Sử dụng trong các hệ thống máy khí nén, đường ống khí cho các máy trong các nhà máy, xưởng, chế biến thực phẩm, dược phẩm, thuốc, bia, rượu và mạch điện tử…