Khí trong xi lanh: áp suất, thể tích, nhiệt độ

Nén và đun nóng một chất khí gồm các hạt đang chuyển động để thấy vì sao PV = nRT đúng.

Mục tiêu

Kiểm tra định luật Boyle và Gay-Lussac và nối chúng với chuyển động của các hạt.

Dụng cụ và hoá chất

Xi lanh có pit-tông di động chứa khí lí tưởng; nhiệt kế và áp kế.

Giải thích

Áp suất sinh ra từ vô số va chạm với thành bình. Thể tích nhỏ hơn nghĩa là mỗi giây có nhiều va chạm hơn, nên $P \propto 1/V$ khi $T$ và $n$ không đổi. Nhiệt độ cao hơn nghĩa là hạt nhanh hơn, va mạnh hơn và thường xuyên hơn, nên $P \propto T$ khi $V$ không đổi; nhiều hạt hơn thì nhiều va chạm hơn, nên $P \propto n$. Gộp lại: $PV = nRT$. Áp suất hiển thị tính từ định luật này, còn các hạt chỉ minh hoạ: chúng không va chạm với nhau, đúng như khí lí tưởng.

Thí nghiệm ảo: một mô hình đơn giản hoá để xây dựng trực giác. Nó không thay thế thực hành thật và huấn luyện an toàn; không tự làm lại tại nhà khi không có người hướng dẫn.