Định luật khí lý tưởng là gì?
Định luật khí lý tưởng, viết dưới dạng \(PV = nRT\), là một trong những phương trình quan trọng nhất của hóa học và vật lý. Nó liên hệ áp suất (P), thể tích (V), lượng chất tính bằng số mol (n) và nhiệt độ tuyệt đối (T) của một khí lý tưởng thông qua hằng số khí phổ quát \(R = 8.314462618 \ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\). Máy tính này sẽ giải phương trình để tìm đại lượng nào trong bốn đại lượng mà bạn chưa biết, khi đã có ba đại lượng còn lại. Đây là một công cụ khoa học mang tính phổ quát và áp dụng giống nhau ở mọi nơi.
Cách sử dụng máy tính
Trước tiên, hãy chọn đại lượng bạn muốn tính trong menu "Chọn phép tính". Ô nhập liệu của đại lượng đó sẽ biến mất, và bạn chỉ cần nhập ba giá trị đã biết. Mỗi đại lượng đều có một danh sách đơn vị thả xuống — áp suất (atm, Pa, kPa, bar, mmHg, torr, psi và nhiều hơn), thể tích (m³, L, mL, cm³, ft³, in³) và nhiệt độ (K, °C, °F, °R). Bên trong, mọi giá trị đều được quy đổi sang đơn vị SI (pascal, mét khối, mol, kelvin), áp dụng định luật, rồi kết quả được chuyển ngược lại về đơn vị mà bạn đã chọn cho đại lượng cần tìm. Dùng danh sách Số chữ số có nghĩa để điều chỉnh cách làm tròn kết quả hiển thị.
Giải thích công thức
Xuất phát từ \(PV = nRT\), vài bước biến đổi đại số đơn giản cho ra bốn dạng:
$$\text{P} = \frac{\text{n} \, R \, \text{T}}{\text{V}}$$$$\text{V} = \frac{\text{n} \, R \, \text{T}}{\text{P}}$$$$\text{n} = \frac{\text{P} \, \text{V}}{R \, \text{T}}$$$$\text{T} = \frac{\text{P} \, \text{V}}{\text{n} \, R}$$Trong phương trình, nhiệt độ luôn phải được biểu diễn theo thang đo tuyệt đối (kelvin hoặc rankine), đó là lý do các giá trị nhập theo độ C hoặc độ F sẽ được quy đổi sang kelvin trước.
Ví dụ minh họa
Hãy tìm áp suất của 1 mol khí chiếm thể tích 22.414 L ở 0 °C. Quy đổi: \(V = 0.022414 \ \text{m}^3\), \(T = 273.15 \ \text{K}\). Khi đó
$$P = \frac{1 \times 8.314462618 \times 273.15}{0.022414} \approx 101325 \ \text{Pa} = 1.00 \ \text{atm}$$— đúng bằng thể tích mol tiêu chuẩn.
Câu hỏi thường gặp
Máy tính dùng giá trị R nào? Giá trị SI chính xác là \(8.31446261815324 \ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\).
Vì sao nhiệt độ phải là số dương? Nhiệt độ tuyệt đối không thể bằng 0 hoặc âm; máy tính sẽ từ chối các giá trị bằng hoặc thấp hơn độ không tuyệt đối.
Công cụ này có dùng cho khí thực không? Không — nó giả định khí có hành vi lý tưởng, vốn khá chính xác với hầu hết các khí ở áp suất vừa phải và xa điểm ngưng tụ.
