Mở đầu: Khói thuốc lá sẽ gây ảnh hưởng trong phạm vi bán kính 7m - 10 m. Những người ở trong khoảng cách này với người hút thuốc sẽ hít phải khói thuốc, trở thành người hút thuốc thụ động và cũng gặp những nguy cơ về sức khoẻ.
Tại sao khói thuốc có thể lan rộng đến thế trong không khí?
Lời giải:
- Giữa các phân tử không khí có khoảng cách lớn, các phân tử khói thuốc cũng ở thể khí và có khoảng cách, chúng chuyển động hỗn loạn không ngừng, lực liên kết phân tử giữa chúng rất yếu nên chúng dễ dàng khuếch tán vào trong không khí.
I. Đặc điểm chuyển động của các phân tử khí
Câu hỏi 1: Nếu các hạt phấn hoa có kích thước lớn hơn nữa, ta có thể quan sát được chuyển động Brown không, vì sao?
Lời giải:
- Nếu các hạt phấn hoa có kích thước lớn hơn, thì khả năng quan sát được chuyển động Brown sẽ giảm đáng kể hoặc thậm chí là không thể quan sát được. Lý do chính là do các hạt lớn hơn sẽ trở nên nặng hơn và dễ bị ảnh hưởng bởi trọng lực và ít bị ảnh hưởng hơn với lực tương tác với các phần tử môi trường. Lực trọng lực này sẽ làm cho các hạt lớn không thể di chuyển một cách ngẫu nhiên như các phân tử nhỏ hơn.
- Chuyển động Brown xảy ra khi các hạt nhỏ (như phân tử nước hoặc hạt phấn hoa nhỏ) tương tác với các phân tử nước xung quanh trong dung dịch và di chuyển ngẫu nhiên do sự va chạm ngẫu nhiên với các phân tử khí. Tuy nhiên, khi kích thước của các hạt tăng lên, sự ảnh hưởng của trọng lực sẽ trở nên đáng kể hơn, làm giảm hoặc ngăn chặn khả năng di chuyển ngẫu nhiên của chúng.
- Do đó, khi quan sát các hạt phấn hoa lớn hơn, chúng thường sẽ không thể hiện được chuyển động Brown và không tạo ra các đường gấp khúc không theo trật tự như khi quan sát các phân tử nhỏ hơn.
Câu hỏi 2: Nếu động năng của phân tử nước bằng động năng của hạt phấn hoa, hãy so sánh tốc độ của các phân tử nước với tốc độ của hạt phấn hoa.
Lời giải:
- Tốc độ của phân tử nước nhỏ hơn tốc độ của hạt phấn hoa.
- Tỷ lệ tốc độ của hai loại vật này bằng căn bậc hai của tỷ lệ khối lượng của chúng.
Luyện tập 1: Vì sao có thể cảm nhận được mùi thơm ở khắp nơi trong phòng sau khi chỉ xịt nước hoa ở một góc phòng
Lời giải:
- Do chuyển động Brown của các phân tử nước hoa trong không khí, chúng khuếch tán rất nhanh.
II. Mô hình động học của phân tử chất khí
Luyện tập 2: Một phân tử oxygen đang chuyển động qua tâm một bình cầu có đường kính 0,20 m. Tốc độ của phân tử là 400 m/s. Ước tính số lần phân tử này va chạm vào thành bình chứa trong mỗi giây. Coi rằng tốc độ của phân tử là không đổi.
Lời giải:
- Do phân tử oxygen chuyển động qua tâm của bình cầu, một cách lý tưởng, coi phân tử này chuyển động thẳng và không bị đổi hướng do va chạm với các phân tử khí khác trong quá trình chuyển động, coi tốc độ của phân tử là không đổi và va chạm là đàn hồi, khi đó va chạm giữa thành bình và phân tử oxygen sẽ làm cho nó chuyển động ngược hướng cũ và cũng đi qua tâm, do vậy khoảng cách giữa 2 lần phân tử này va chạm với thành bình đúng bằng đường kính của bình cầu. Vậy số lần va chạm vào thành bình chứa trong mỗi giây vào khoảng:
n = v/2R
=> n = 400/0,2 = 2000 lần
Câu hỏi 3: Hãy chỉ ra nội dung tương ứng của mô hình động học phân tử chất khí được dùng để mô tả mỗi đặc điểm của khí lí tưởng.
Lời giải:
- Nội dung tương ứng của mô hình động học phân tử chất khí được dùng để mô tả mỗi đặc điểm của khí lí tưởng: Phân tử khí, Áp suất khí, Nhiệt độ, Thể tích, Các quá trình,…
Vận dụng: Có ý kiến cho rằng: "Bong bóng khí có dạng hình cầu chứng tỏ không có phương ưu tiên trong chuyển động của các phân tử khí" Ý kiến này có đúng không? Vì sao?
Lời giải:
Ý kiến cho rằng bong bóng khí có dạng hình cầu chứng tỏ không có phương ưu tiên trong chuyển động của các phân tử khí là đúng vì:
- Dạng hình cầu của bong bóng xà phòng là kết quả của sự cân bằng giữa sức căng bề mặt và áp suất đều do các phân tử khí tạo ra.
- Chuyển động hỗn loạn của các phân tử khí không tạo ra phương ưu tiên nào, dẫn đến áp suất đều trên thành bong bóng.
- Do đó, hình cầu là hình dạng tối ưu cho bong bóng xà phòng để giảm thiểu sức căng bề mặt và chịu được áp suất đều từ bên trong.