AP Chemistry
torr

Torr là đơn vị đo áp suất, bằng áp suất do cột thủy ngân cao một milimét gây ra.
Torr là một đơn vị đo áp suất, được đặt theo tên của nhà khoa học Ý Evangelista Torricelli — người đã phát minh ra ống đo áp suất khí quyển vào năm 1643. Một torr được định nghĩa chính bằng áp suất do một cột thủy ngân cao một milimét gây ra, vì vậy nó còn mang tên gọi khác là milimét thủy ngân, viết tắt là mmHg. Mối liên hệ này xuất phát trực tiếp từ thí nghiệm kinh điển: khi lật ngược một ống thủy tinh (glass) chứa đầy thủy ngân vào một chậu thủy ngân, cột chất lỏng (liquid) trong ống hạ xuống cho đến khi trọng lượng của nó vừa đủ cân bằng với áp suất không khí bên ngoài. Do đó, độ cao cột thủy ngân đo được chính là giá trị áp suất tính bằng torr.
Từ định nghĩa trên, trong hệ thống đơn vị đo áp suất, torr có mối quan hệ chặt chẽ với nhiều đơn vị quen thuộc khác. Áp suất khí quyển chuẩn tại mực nước biển bằng đúng 760 torr, đồng thời bằng 1 atm và xấp xỉ Pa. Hệ thức chuyển đổi cơ bản là:
Công thức trên cho biết một đơn vị áp suất khí quyển chuẩn tương đương đúng 760 torr. Nhờ đó, thí sinh có thể nhân hoặc chia để chuyển đổi linh hoạt giữa hai đơn vị khi giải các bài toán liên quan đến phương trình khí lý tưởng.
Hơn nữa, trong chương trình AP Chemistry, torr xuất hiện thường xuyên khi nghiên cứu về áp suất hơi (vapor pressure) của chất lỏng, áp suất riêng phần của khí thu qua nước, cũng như trong các bài toán định lượng chất khí. Khi một chất khí được thu bằng phương pháp dời nước, áp suất tổng của hỗn hợp khí và hơi nước bằng áp suất khí quyển. Vì vậy, ta phải trừ đi áp suất hơi của nước ở nhiệt độ (temperature) thí nghiệm để tìm áp suất thực của chất khí cần đo, và giá trị này thường được cho sẵn dưới đơn vị torr trong bảng dữ liệu đề thi.
Trực giác: Giống như milimét là đơn vị nhỏ để đo chiều dài bất kỳ, torr là đơn vị nhỏ để đo áp suất bất kỳ - dù là khí quyển, lốp xe, hay bình phản ứng.
Dùng khi đề bài cho áp suất dưới dạng cột thủy ngân (mmHg) và yêu cầu đổi sang torr, hoặc ngược lại — hai đơn vị này bằng nhau nên chỉ cần giữ nguyên số.
Trong đó
Dùng để đổi giữa torr, atm và Pa — ba đơn vị áp suất thường gặp nhất trong bài tập chương khí (gas). Nhân hoặc chia cho 760 khi chuyển giữa torr và atm; dùng 101 325 khi cần đổi sang đơn vị SI.
Trong đó
1949Evangelista Torricelli
Vào giữa thế kỷ 17, câu hỏi làm phiền các nhà tự nhiên học là vì sao bơm hút nước chỉ nâng được cột nước tới một độ cao nhất định rồi dừng. Torricelli trả lời bằng một thí nghiệm gọn ghẽ: ông đổ đầy thủy ngân vào ống thủy tinh rồi úp ngược xuống chậu, và cột thủy ngân tự ổn định ở một chiều cao xác định. Chính không khí bên ngoài đè lên mặt chậu đã giữ cột ấy lại, nên chiều cao cột thủy ngân trở thành thước đo trực tiếp của áp suất khí quyển. Nhờ đó ra đời khí áp kế (barometer), và thói quen đo áp suất bằng milimét thủy ngân theo sau suốt ba thế kỷ.
Không thay thẳng số đo torr vào khi dùng .
Hằng số khí đó có đơn vị , nên áp suất bắt buộc phải quy về atm trước: . Rất nhiều bài tự luận mất điểm ở đúng bước này vì thí sinh viết rồi ra số mol lớn gấp khoảng 760 lần giá trị thật. Nếu muốn giữ nguyên torr thì phải đổi hằng số thành , và khi đó nên ghi rõ hằng số mình dùng để người chấm thấy đơn vị khớp nhau.
Torr và mmHg là cùng một độ lớn, nhưng không phải cùng một định nghĩa.
Torr được định nghĩa chính xác bằng atm, còn mmHg gắn với chiều cao cột thủy ngân trong điều kiện quy ước; sai khác giữa hai đơn vị nhỏ hơn một phần triệu nên trong AP Chemistry có thể coi . Vì vậy khi đề cho dữ liệu áp kế thủy ngân (manometer) theo mm, bạn được phép đọc thẳng con số đó là torr mà không cần hệ số chuyển đổi nào. Điều cần nhớ là đừng nhầm sang bar hay pascal: .
Trong một biểu thức hay , mọi áp suất riêng phần phải cùng một đơn vị.
Khi đề cho torr, torr và torr rồi bảo tính thương số phản ứng (reaction quotient), bạn thay thẳng các số theo torr và được ; nhưng nếu lỡ đổi một chất sang atm mà quên đổi các chất còn lại thì kết quả lệch hàng trăm lần và kết luận về chiều phản ứng sẽ sai theo. Ngoài ra hằng số cân bằng viết theo torr và viết theo atm chỉ trùng nhau khi tổng số mol khí hai vế bằng nhau, nên khi đề so sánh với một giá trị cho sẵn, hãy dùng đúng đơn vị mà đề đã dùng cho .
Đổi torr sang atm là phép chia cho 760, không phải phép nhân.
Sai chiều chuyển đổi là lỗi cơ học nhưng cực kỳ phổ biến dưới áp lực thời gian, và nó luôn để lại dấu vết dễ nhận ra: atm phải là số nhỏ hơn nhiều so với torr, vì một atm chứa tới 760 torr. Do đó sau mỗi lần đổi, hãy liếc lại con số một giây — áp suất phòng thí nghiệm điển hình khoảng 740–770 torr, tức chỉ hơi dưới hoặc hơi trên 1 atm. Nếu máy tính trả ra 570 000 atm thì bạn đã nhân thay vì chia.
Quiz câu thật từ ngân hàng đề
Vài câu thật gắn đúng khái niệm này, chấm ngay kèm giải thích từng đáp án — hệ thống ghi nhớ bạn nắm tới đâu.
Biên soạn bởi DucklingStudy, bản quyền thuộc DucklingStudy. Xuất bản .
Vì sao mang đúng cái tên này? Cái tên nghe cụt ngủn này thật ra là phần đầu của họ Torricelli, được cắt ngắn khi giới khoa học đặt tên đơn vị vào năm 1949 để vinh danh ông. Ban đầu người ta muốn một torr đúng bằng một milimét thủy ngân, tức chiều cao cột thủy ngân trong chính thí nghiệm ngày xưa; nhưng vì sau này cả hai đơn vị đều được định nghĩa lại, torr được chốt bằng đúng áp suất khí quyển tiêu chuẩn (standard atmosphere), hơi nhỏ hơn milimét thủy ngân một chút. Cũng vì tên riêng nằm sau đơn vị, quy ước viết có phần khó chịu: tên đơn vị viết thường là "torr", còn ký hiệu lại viết hoa chữ đầu là "Torr", nên dạng millitorr rút gọn thành mTorr chứ không phải mT — chữ T đơn lẻ đã dành cho tesla.
Viết hệ số chuyển đổi thành một dòng riêng có kèm đơn vị trước khi tính.
Hướng dẫn chấm tự luận yêu cầu trình bày phương pháp và các bước, nên dòng tự nó đã ăn điểm quy trình ngay cả khi phép tính phía sau bạn bấm nhầm máy. Ngược lại, một con số 0,980 xuất hiện trơ trọi giữa bài không cho người chấm bằng chứng nào rằng bạn hiểu đơn vị.
Gặp bài áp kế hay thu khí trên nước, trừ áp suất hơi nước khi còn ở đơn vị torr.
Bảng áp suất hơi nước trong đề gần như luôn cho theo torr hoặc mmHg, nên thực hiện ngay trên số liệu gốc sẽ gọn và ít sai hơn là đổi cả hai sang atm rồi mới trừ. Chỉ sau khi có áp suất riêng phần của khí cần tìm, bạn mới chia cho 760 để đưa vào định luật khí lý tưởng (ideal gas law).
Kiểm tra chữ số có nghĩa của con số 760 trước khi làm tròn đáp án.
Vì trên mỗi atm là hệ số định nghĩa chính xác, nó không giới hạn chữ số có nghĩa của kết quả; số chữ số phải lấy theo dữ liệu thực nghiệm mà đề cho, chẳng hạn torr thì đáp án giữ ba chữ số. Nhiều thí sinh vô tình cắt xuống hai chữ số vì nghĩ 760 chỉ có hai, và mất điểm ở phần đánh giá độ chính xác.
Bình chứa 0.0767 mol khí D; khối lượng mol 131 g/mol cho thấy D chính là xenon, và sản phẩm là . Phản ứng cần tối thiểu 0.153 mol , sau đó áp suất riêng phần của trong bình vẫn là 570. torr (0.750 atm) vì số mol chất khí sản phẩm bằng số mol D ban đầu.
Áp suất riêng phần của hydrogen khô là 725 torr, tương đương 96.7 kPa, và lượng magnesium đã phản ứng là 0.335 g. Ví dụ này cho thấy vai trò kép của đơn vị torr: nó vừa là đơn vị đọc trực tiếp trên phong vũ biểu và bảng áp suất hơi nước, vừa là bước trung gian bắt buộc phải đổi sang atm trước khi thế vào .