Một bình đựng một khối khí. Cho hằng số Boltzmann k = 1,38.10-23 J/K.
Xét tính đúng/sai của các phát biểu dưới đây:
Lời giải chi tiết
1. Đúng. Động năng trung bình của mỗi phân tử khí ở nhiệt độ tuyệt đối T là:
$$\bar{E}_k = \dfrac{3}{2}kT$$
Do đó, động năng trung bình chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của khối khí.
2. Sai. Khi nhiệt độ khối khí tăng thì động năng trung bình của các phân tử khí tăng. Tuy nhiên, động năng của mỗi phân tử có thể tăng hoặc giảm phụ thuộc vào va chạm giữa các phân tử.
3. Sai. Với nhiệt độ 27°C tương ứng với 300 K (do K = 27 + 273), động năng trung bình là:
$$\bar{E}_k = \frac{3}{2}kT = \frac{3}{2} \times 1,38 \times 10^{-23} \times 300$$
Tính toán cho ra:
$$\bar{E}_k = 6,21 \times 10^{-21} \text{ J}$$
(Lưu ý: Đáp số đưa ra trong câu hỏi là $24,84 \times 10^{-23}$ J, có thể do lỗi nhập liệu).
4. Sai. Tốc độ bình phương trung bình của các phân tử khí được tính theo công thức:
$$\overline{v^2} = \dfrac{3kT}{m}$$
với m là khối lượng của một phân tử. Khí N2 và O2 có khối lượng mol là 28 g/mol và 32 g/mol, tương ứng với khối lượng phân tử m lần lượt là $\frac{28}{A}$ và $\frac{32}{A}$ với $A$ là số Avogadro. Mà $\frac{1}{28} > \frac{1}{32}$, nên
$$\overline{v^2}_{\text{N}_2} > \overline{v^2}_{\text{O}_2}$$
Từ đó, tốc độ bình phương trung bình của các phân tử N2 lớn hơn của O2.
Chú ý khi giải