Nhiệt học

Cấu tạo chất, thuyết động học phân tử

Chất gồm các hạt vi mô chuyển động không ngừng; nhiệt độ tuyệt đối liên hệ với động năng tịnh tiến trung bình của phân tử khí.

Mô hình động học phân tử mô tả chất khí bằng số lượng lớn phân tử chuyển động hỗn loạn. Va chạm với thành bình tạo áp suất; nhiệt độ tuyệt đối đo mức động năng tịnh tiến trung bình.

Áp suất và nhiệt độ

Theo mô hình, áp suất liên quan mật độ số hạt và động năng trung bình. Khi thể tích cố định, tăng nhiệt độ tuyệt đối làm phân tử chuyển động nhanh hơn, va chạm mạnh hơn và áp suất tăng.

Trắc nghiệm nhanh

Thuyết động học nối chuyển động vi mô với đại lượng vĩ mô. Trong chất khí loãng, các phân tử chuyển động hỗn loạn và thời gian va chạm ngắn so với thời gian bay tự do; va chạm với thành bình truyền động lượng, tạo áp suất. Nhiệt độ tuyệt đối tăng nghĩa là động năng tịnh tiến trung bình tăng, không phải mọi phân tử đều có cùng tốc độ. Ở nhiệt độ thường, phân tử nhẹ chuyển động nhanh hơn trung bình phân tử nặng, dù cùng nhiệt độ. Mô hình khí lý tưởng bỏ qua thể tích riêng của phân tử và lực hút xa, nên phù hợp hơn khi khí loãng, áp suất không quá cao và chưa gần hóa lỏng. Chất rắn và chất lỏng cũng có cấu trúc hạt, nhưng hạt dao động quanh vị trí hoặc ở gần nhau; các mô hình ấy giải thích sự nở vì nhiệt và khuếch tán ở mức định tính. Đây là mô hình thống kê: ta dự đoán trung bình của rất nhiều hạt, không theo dõi từng phân tử riêng lẻ.

Nếu mỗi va chạm đàn hồi làm đổi động lượng của phân tử theo phương vuông góc thành bình, thành bình nhận xung lượng ngược lại. Nhiều va chạm trên một đơn vị diện tích và thời gian tạo áp suất. Vì vậy áp suất không phải do phân tử “đẩy” liên tục mà nảy sinh từ vô số va chạm vi mô.