Máy tính thể tích khí lý tưởng là gì?
Công cụ này tính thể tích mà một chất khí lý tưởng chiếm chỗ dựa trên định luật khí lý tưởng \(PV = nRT\), được biến đổi để tìm thể tích: \(V = nRT/P\). Bạn chỉ cần nhập lượng khí (theo mol), nhiệt độ tuyệt đối (theo kelvin) và áp suất (theo pascal), máy tính sẽ trả về thể tích tính bằng mét khối và lít. Đây là công cụ vật lý/hóa học mang tính phổ quát, áp dụng được ở bất cứ đâu.
Cách sử dụng
Hãy nhập ba giá trị: số mol khí (\(n\)), nhiệt độ theo kelvin (\(T\)) — nhớ đổi từ độ Celsius bằng cách cộng thêm 273,15 — và áp suất theo pascal (\(P\)). Một atmosphere tiêu chuẩn bằng 101.325 Pa. Máy tính dùng hằng số khí trong hệ SI \(R = 8{,}314462618\ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\), nên chỉ cần giữ tất cả dữ liệu đầu vào ở đơn vị SI thì thể tích sẽ luôn cho ra theo mét khối.
Giải thích công thức
Định luật khí lý tưởng liên kết bốn biến trạng thái của một chất khí. Giải phương trình \(PV = nRT\) theo \(V\) ta được $$V = \frac{\text{Moles (mol)} \cdot R \cdot \text{Temperature (K)}}{\text{Pressure (Pa)}}$$ Thể tích tăng khi số mol nhiều hơn hoặc nhiệt độ cao hơn, và giảm khi áp suất tăng. Mô hình này giả định các phân tử có thể tích không đáng kể và không có lực tương tác giữa các phân tử — đây là một phép xấp xỉ rất tốt cho hầu hết các chất khí ở áp suất vừa phải và nhiệt độ cao hơn nhiều so với điểm sôi của chúng.
Ví dụ minh họa
Với 1 mol khí ở 273,15 K và 101.325 Pa: $$V = \frac{1 \times 8{,}314462618 \times 273{,}15}{101{,}325} \approx 0{,}022414\ \text{m}^3$$ tức là 22,414 lít — đúng bằng thể tích mol quen thuộc của một chất khí lý tưởng ở điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn (STP).
Câu hỏi thường gặp
Tôi nên dùng đơn vị nào? Hãy dùng mol, kelvin và pascal để có kết quả theo hệ SI tính bằng mét khối. Giá trị tính bằng lít đơn giản là \(\text{m}^3 \times 1000\).
Làm sao đổi từ độ Celsius sang kelvin? Cộng thêm 273,15 vào nhiệt độ tính bằng độ Celsius.
Công thức này có chính xác với khí thực không? Không — đây là một mô hình lý tưởng hóa. Khí thực có sai lệch ở áp suất cao hoặc nhiệt độ thấp, khi đó các phương trình như van der Waals sẽ chính xác hơn.
