AP Chemistry

định luật khí lí tưởngideal gas law

ideal gas lawVietnamese: định luật khí lí tưởng

Định luật khí lí tưởng là phương trình PV = nRT liên hệ áp suất, thể tích, nhiệt độ tuyệt đối và số mol của một chất khí.The ideal gas law is the equation PV = nRT, which relates the pressure, volume, absolute temperature, and number of moles of a gas.

Trực giác: Hãy tưởng tượng hàng nghìn viên bi nảy trong một chiếc hộp kín: nếu bạn nén hộp nhỏ lại, các viên bi sẽ đập vào thành hộp thường xuyên hơn — đó là áp suất tăng; còn nếu đun nóng để các viên bi bay nhanh hơn, chúng sẽ đập vào thành nhiều hơn VÀ mạnh hơn — đó cũng là áp suất tăng.Intuition: Picture thousands of marbles bouncing inside a sealed box. Squeeze the box into a smaller space and the marbles strike the walls more often — the pressure goes up. Heat the box so the marbles move faster and they hit the walls both more often AND harder — the pressure goes up again.

Công thức chínhKey formula

PV = nRT

Định nghĩa đầy đủFull definition1 phút đọc1 min read

Định luật khí lí tưởng là phương trình trạng thái liên hệ áp suất, thể tích, số mol và nhiệt độ tuyệt đối của một chất khí. Khí lí tưởng là mô hình coi phân tử không tương tác và có thể tích không đáng kể so với bình chứa.

Với khí thực, định luật gần đúng nhất ở áp suất thấp, nhiệt độ cao. Ở áp suất cao hoặc nhiệt độ thấp, lực liên phân tử và thể tích phân tử gây sai lệch. Khi tính, dùng kelvin và chọn $R$ phù hợp với đơn vị của $P,V$ .

The ideal gas law is an equation of state that relates the pressure, volume, number of moles, and absolute temperature of a gas. An ideal gas is a model in which the molecules do not interact and their own volume is negligible compared with the volume of the container.

For real gases, the law works best at low pressure and high temperature. At high pressure or low temperature, intermolecular forces and the finite size of the molecules cause deviations. In calculations, always use kelvins and choose a value of $R$ that matches the units of $P$ and $V$ .

Ký hiệuNotation

• $P$ — áp suất
• $V$ — thể tích
• $n$ — số mol
• $T$ — nhiệt độ tuyệt đối (K)
• $R$ — hằng số khí

• $P$ — pressure
• $V$ — volume
• $n$ — number of moles
• $T$ — absolute temperature (K)
• $R$ — gas constant

Đơn vịUnits

P

: atm, Pa, mmHg;

V

: L, m³;

T

: K;

R

: 0,08206 L·atm·mol⁻¹·K⁻¹ hoặc 8,314 J·mol⁻¹·K⁻¹

P

: atm, Pa, mmHg;

V

: L, m³;

T

: K;

R

: 0.08206 L·atm·mol⁻¹·K⁻¹ or 8.314 J·mol⁻¹·K⁻¹

Giải nghĩa công thứcFormula breakdown1 công thức1 formula

\htmlClass{fp-0}{PV} = \htmlClass{fp-1}{nRT}

\htmlClass{fp-0}{PV} = \htmlClass{fp-1}{nRT}

Dùng để liên hệ $P,V,n,T$ của khí lí tưởng trong hệ kín hoặc so sánh hai trạng thái của cùng một lượng khí.Use this to relate $P,V,n,T$ for an ideal gas in a closed system, or to compare two states of the same amount of gas.

Trong đóWhere

P

áp suất của chất khí — atm, Pa, mmHg, hoặc torrpressure of the gas — atm, Pa, mmHg, or torr

V

thể tích bình chứa — L hoặc m³volume of the container — L or m³

n

số mol khí — molnumber of moles of gas — mol

R

hằng số khí lí tưởng — 0.08206 L·atm/(mol·K) hoặc 8.314 J/(mol·K)ideal gas constant — 0.08206 L·atm/(mol·K) or 8.314 J/(mol·K)

T

nhiệt độ tuyệt đối — Kabsolute temperature — K

Hay hiểu saiCommon misconceptions3 ý · 1 phút đọc3 points · 1 min read

Khí thực không lệch khỏi định luật theo một hướng duy nhất.

Ở cùng $P,T,n$ , lực hút tại áp suất cao vừa phải làm thể tích nhỏ hơn dự đoán; ở áp suất rất lớn, thể tích hữu hạn của phân tử làm nó lớn hơn.

Mức lệch không giống nhau giữa các khí.

Ở cùng điều kiện, ammonia lệch rõ hơn methane vì phân cực và tạo liên kết hydrogen, còn methane chỉ có lực London. Không nên chỉ viện dẫn kích thước phân tử.

Không được thay nhiệt độ Celsius trực tiếp vào phương trình.

Phải dùng kelvin và chọn $R$ phù hợp với đơn vị áp suất, thể tích. Chỉ dùng thể tích khí và số mol, không thay bằng thể tích dung dịch hoặc khối lượng.

Real gases do not deviate from the law in only one direction.

At the same $P,T,n$ , attractive forces at moderately high pressure make the volume smaller than predicted, while at very high pressure the finite volume of the molecules makes it larger.

Different gases deviate by different amounts.

Under the same conditions, ammonia deviates more than methane because it is polar and hydrogen bonds, whereas methane has only London forces; molecular size alone is not a sufficient explanation.

Celsius temperatures cannot be substituted into the equation.

Use kelvins, and pick an $R$ whose units match your pressure and volume units; also use only the gas volume and moles of gas, never a solution volume or a mass.

Mẹo phòng thiExam tips2 mẹo2 tips

Trong bình cứng, kín, $P$ tỉ lệ với $T$ khi $n$ không đổi.

Với các khí có cùng số mol, cùng $V,T$ , áp suất riêng phần bằng nhau dù khối lượng mol khác nhau. Hãy nêu rõ các đại lượng không đổi.

Chọn nhiệt độ cao và áp suất thấp cho khí gần lí tưởng nhất.

Nhiệt độ cao làm lực hút kém đáng kể so với chuyển động nhiệt; áp suất thấp làm thể tích phân tử kém đáng kể so với thể tích bình.

In a rigid, sealed container with $n$ fixed, $P$ is proportional to $T$ .

Gases with equal numbers of moles in the same $V$ and $T$ exert equal partial pressures regardless of molar mass — state clearly which quantities are held constant.

Choose high temperature and low pressure for the most nearly ideal behavior.

High temperature makes attractive forces negligible compared with thermal motion, and low pressure makes molecular volume negligible compared with the container volume.

Tần suất trong đề AP ChemistryHow often it shows up on AP ChemistryThường xuyênVery common

Khái niệm này sinh ra từ đâuWhere the concept comes from1 phút đọc1 min read

thế kỷ 19Robert BoyleJacques CharlesAmedeo Avogadro

Trong thế kỷ 19, các kết quả của Boyle, Charles và Avogadro được tổng hợp để liên hệ áp suất, thể tích, nhiệt độ và lượng khí.

During the nineteenth century, the results of Boyle, Charles, and Avogadro were combined into a single relationship among pressure, volume, temperature, and amount of gas.

Vì sao mang đúng cái tên này? Cái tên có hai phần đáng chú ý. Chữ "lí tưởng" bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp "idea" nghĩa là hình mẫu, khuôn mẫu gốc; nó đặt đối lập với khí thực (real gas), tức là phương trình mô tả một chất khí hình mẫu mà các khí có thật chỉ tiệm cận chứ không bao giờ tuân theo tuyệt đối. Do đó $pV=nRT$ luôn được hiểu là một mô hình chuẩn để so sánh, chứ không phải mô tả chính xác mọi chất khí. Khác với ba định luật thành phần, định luật này không mang tên riêng của ai cả — chính vì nó là kết quả tổng hợp — nên trong nhiệt động lực học người ta thường gọi nó bằng tên mô tả chức năng: phương trình trạng thái (equation of state), tức phương trình xác định trạng thái của hệ. Riêng tên Avogadro trong số Avogadro (Avogadro's number) thì đến từ dòng dõi quý tộc Ý; chính Avogadro cũng là người đặt ra từ "phân tử" và xác lập công thức của nước.

Nguồn đối chiếuSources

Bạn nắm chắc chưa?Check your understanding

Quiz câu thật từ ngân hàng đềReal exam questions from our question bank

Vài câu thật gắn đúng khái niệm này, chấm ngay kèm giải thích từng đáp án — hệ thống ghi nhớ bạn nắm tới đâu.A few real questions on exactly this concept, graded instantly with an explanation for every choice — the system remembers how well you know it.

Tạo tài khoảnCreate an account

Học tiếp từ đâyKeep learning

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termPhương trình khí lý tưởngLực liên phân tử · khoácourse AP Chemistry

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termThuyết động học phân tửLực liên phân tử · khoácourse AP Chemistry

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termSai lệch so với khí lý tưởngLực liên phân tử · khoácourse AP Chemistry

Cần trướcLearn firstđịnh luật BoyleBoyle’s law (sắp có)(coming soon)định luật CharlesCharles’s law (sắp có)(coming soon)khái niệm molmole concept

Dẫn tớiLeads tođịnh luật Dalton về áp suất riêng phầnDalton’s law of partial pressures (sắp có)(coming soon)

Liên quanRelatedhằng số khígas constant (sắp có)(coming soon)

Mục tiêu và lộ trình unit ai cũng xem được — làm bài tập và lưu tiến độ thì cần đăng nhập.Anyone can view a unit's goals and roadmap — sign in to do the exercises and save your progress.

Hay nhầm vớiOften confused with

Thuật ngữTermKhác nhau ở đâuHow they differHay nhầm khiMixed up when

khí thực (real gas)real gas

Khác nhau ở đâuHow they differĐịnh luật khí lí tưởng giả thiết phân tử không có thể tích và không tương tác với nhau. Khí thực có phân tử mang thể tích riêng và có lực hút giữa các phân tử.

Hay nhầm khiMixed up whenĐề cho áp suất cao hoặc nhiệt độ thấp, thí sinh phân vân có dùng được PV = nRT hay không

Cùng chủ đềSame topic

Nguồn tham khảoReferences

[1]Chemistry The Central Science in SI Units 15th Expanded Global Edition. tr. 486, 515, 641.