Có thể bạn đã biết, theo lý thuyết, chất khí là những nguyên tử, phân tử hoặc các hạt tự do chuyển động trong không gian với vô số các loại chất khí khác nhau: khí axetilen, khí co2, Khí hydro, khí oxygen,… . Vậy, chất khí là gì? Đào sâu vào đặc tính vật lý và đặc điểm cấu tạo thì sao? Để tìm hiểu mọi khái niệm về khí, bạn hãy cùng Song Mã Việt tìm hiểu qua bài viết sau nhé!
1. Chất khí là gì?
Chất khí là gì? (Theo wikipedia) chất khí là một trong 4 trạng thái cơ bản tồn tại trong tự nhiên, còn lại là rắn, lỏng và plasma. Khí là tập hợp của những nguyên tử, phân tử hoặc các hạt tự do chuyển động trong không gian. Lực tương tác giữa các hạt đó vô cùng nhỏ, chỉ va chạm nhau với tốc độ ngẫu nhiên.
Xem thêm:
- Ứng dụng của khí gas là gì?
- Khí argon là gì ? – Được ứng dụng như thế nào trong đời sống?
- Benzen là gì? Tồn tại ở trạng thái nào?
2. Cấu tạo chất khí
2.1 Trạng thái vật chất
Một chất rắn ở nhiệt độ thấp khi được tăng nhiệt sẽ chuyển sang trạng thái lỏng. Và nếu tăng nhiệt độ lên cao hơn nữa, trạng thái khí sẽ xuất hiện. Cuối cùng, nếu nhiệt độ vẫn tiếp tục tăng thì chuyển thành trạng thái plasma.
Như vậy, chất khí xuất hiện khi chất rắn biến đổi liên tục theo nhiệt độ tăng dần.
2.2 Cấu tạo chất khí
Chất khí được tạo ra từ nhiều phân tử giống nhau. Mỗi phân tử lại bao gồm 1 đến nhiều nguyên tử. Chất khí có 3 đặc điểm cơ bản là:
- Có tính bành trướng: Khi được chứa trong bình, chất khí sẽ chiếm toàn bộ dung tích.
- Có tính dễ nén: Nếu tăng áp suất tác dụng lên chất khí, thể tích của chúng giảm.
- Có khối lượng riêng rất nhỏ: So với chất rắn và lỏng thì chất khí có khối lượng riêng nhỏ hơn.
2.3 Lượng chất và mol
Lượng chất khí là số phân tử hoặc nguyên tử có trong chất khí đó. Đơn vị này được đo bằng mol theo hệ đo lường quốc tế SI, mà 1 mol là lượng chất mà số phân tử/nguyên tử bằng với số nguyên tử có trong 12g cacbon. 1 mol chất khí có thể tích 24,79 lít nếu ở nhiệt độ là 0 độ C và 1atm (được coi là điều kiện tiêu chuẩn). Vì thế, có công thức tính mol khí cụ thể là: n = V/24,79
Trong đó, n (mol) là số mol chất khí, V (lít) là thể tích chất khí ở điều kiện tiêu chuẩn, 24,79 là hằng số.
3. Tính chất của chất khí
Để đi sâu tìm hiểu về các đặc tính của khí, bạn hãy theo dõi tiếp bài viết nhé!
3.1. Áp suất chất khí
Áp suất của chất khí là lực trung bình/đơn vị diện tích được tác động lên bề mặt bình chứa khí. Ký hiệu là P, đơn vị SI (pascal). Áp suất này có nhiều mức, phụ thuộc vào tác động tự nhiên hoặc hoạt động sản xuất, thiết bị máy móc mà con người tác động vào chất khí.
3.2. Nhiệt độ chất khí
Nhiệt độ chất khí thay đổi phụ thuộc vào điều kiện môi trường và thiết bị máy móc con người tạo ra, vì thế cho ra các luồng khí nóng/lạnh khác nhau. Ký hiệu là T, đơn vị SI (kelvins).
3.3. Thể tích riêng chất khí
Thể tích của khí được tính khi một đơn vị khối lượng của chất khí giống nhau chiếm trong toàn bộ hệ thống ở trạng thái cân bằng. Đo thể tích khí không dễ vì nó thường có thuộc tính mở rộng. Thể tích riêng chất khí ký hiệu là V, đơn vị SI (mét khối trên kilogram).
3.4. Mật độ/khối lượng riêng chất khí
Khí có thể chuyển động tự do trong bình chứa, và khối lượng riêng chất khí có tính mật độ, có thể thay đổi trong phạm vi rộng khi bị tác động bởi áp suất hoặc thể tích. Khối lượng riêng của chất khí là lượng khối lượng trên 1 đơn vị thể tích một chất. Ký hiệu là ρ (rho), đơn vị SI (kilogam trên mét khối).
4. Đặc điểm của chất khí
Các hạt trong chất khí luôn chuyển động ngẫu nhiên và không ngừng, và vận tốc của chúng luôn biến đổi phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ càng tăng thì vận tốc trung bình của các hạt sẽ tăng. Nhiệt độ giảm thì vận tốc các hạt giảm.
5. Chất khí lý tưởng
Vì gọi là lý tưởng, khí này chỉ là tưởng tượng, với các phân tử là những chất điểm. Khí lý tưởng chứa các hạt giống hệt nhau, kích thước siêu nhỏ so với thể tích khối khí. Các hạt ấy chuyển động hỗn loạn và không tương tác với nhau. Các hạt chỉ va chạm đàn hồi với tường bao quanh khối khí.
Các tính chất này khác hoàn toàn so với khí thực, nhưng từ khí lý tưởng, có thể suy ra được tính chất của khí thực. Vì khí thực sẽ luôn có sự tương tác giữa các hạt bên trong khi được đặt ở trạng thái áp suất cao, nhiệt độ thấp. Mà sự tương tác này lại ảnh hưởng đến tính chất của khí thực.
6. Thuyết động học của khí
Thuyết động học của Daniel Bernoulli (1738) mô tả chất khí là tập hợp một lượng lớn các phân tử siêu nhỏ, giống hệt nhau, không ngừng chuyển động theo mọi hướng. Khi các hạt va chạm đàn hồi lẫn nhau và va vào thành bình, khí sẽ tạo áp suất lên thành bình. Và nhiệt chính là động năng của chuyển động đó. Nhiệt độ càng cao, các hạt chuyển động càng nhanh.
7. Ứng dụng chất khí vào đời sống
Với các tính chất đã liệt kê như trên, chất khí được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực đời sống:
- Y tế: Dựa vào các tính chất hóa học của oxi mà ta tạo ra khí oxy sạch dùng cho máy thở, bình oxy, khí điều chế thuốc, sản xuất dược phẩm,…
- Dân sinh: Cung cấp khí cho các thiết bị dân dụng, dùng trong các hệ thống nông nghiệp, dùng trong bảo dưỡng phương tiện di chuyển như xe máy và ô tô,…
- Khoa học: Dùng để điều chế khí lạ và các chất hữu ích mới trong cuộc sống.
- Ngành công nghiệp luyện kim: cắt, hàn, xì…
- Công nghiệp sản xuất: Dùng khí để cung cấp cho hệ thống máy khí nén các thiết bị van như van bướm, van bi, van cầu,…
Vậy là Song Mã Việt đã giải đáp giúp bạn hiểu rõ được chất khí là gì? Hiểu được các đặc tính của khí sẽ giúp bạn nhìn ra những cách ứng dụng chất khí vào các hoạt động đời sống. Hy vọng rằng những thông tin trên đây hữu ích cho công việc của bạn!
