Câu hỏi:

Đọc văn bản sau và trả lời các câu hỏi từ 55 đến 60: 

Một giáo viên đã lấy 100 ml khí A ở 25°C vào một ống tiêm. Sau đó, ống tiêm được gắn vào một nút cao su trên một bình tam giác rỗng có môi trường chân không (xem Hình 1). Sự thoát ra của các phân tử khí từ ống tiêm vào bình tam giác được gọi là tràn khí.

Sau khi đưa ống tiêm vào bình tam giác, tổng thời gian tràn khí là thời gian cần thiết để 100 ml khí tràn ra từ ống tiêm vào bình, đo được là 4 giây. Thí nghiệm được lặp lại với khí B và tổng thời gian tràn khí đo được là 16 giây.

Ba sinh viên đã đưa ra lời giải thích cho sự khác nhau về tổng thời gian tràn khí của hai chất khí trên.

Học sinh 1

Khí B lan chậm hơn khí A vì nó có khối lượng phân tử (khối lượng chiếm bởi mỗi phân tử) lớn hơn. Nhiệt độ của một chất khí là thước đo động năng trung bình của các phân tử chất khí đó. Nếu nhiệt độ của mỗi chất khí là như nhau thì động năng trung bình của các phân tử của các chất khí cũng bằng nhau. Vì động năng trung bình phụ thuộc vào cả khối lượng và vận tốc của các phân tử khí, các khí có khối lượng phân tử lớn hơn sẽ di chuyển với vận tốc trung bình nhỏ hơn. Do đó, nếu hai loại khí ở cùng nhiệt độ, khí có khối lượng phân tử lớn hơn sẽ lan chậm hơn.

Học sinh 2

Khí B lan chậm hơn khí A vì nó có thể tích phân tử (thể tích chiếm bởi mỗi phân tử) lớn hơn. Do thể tích phân tử lớn nên có ít phân tử lớn đi qua được lỗ mở giữa ống tiêm và bình trong một khoảng thời gian nhất định. Do đó, nếu hai loại khí ở cùng nhiệt độ, khí có thể tích phân tử lớn hơn sẽ lan chậm hơn.

Học sinh 3

Khí B lan chậm hơn khí A vì nó có mật độ phân tử lớn hơn khí A. Khí B có mật độ lớn hơn nghĩa là các phân tử của nó ở gần nhau hơn so với các phân tử của khí A. Sự gần gũi của các phân tử khí B làm tăng khả năng va chạm và làm chậm tốc độ của các phân tử. Do đó, nếu hai loại khí ở cùng nhiệt độ, khí có mật độ lớn hơn sẽ lan chậm hơn.

Bảng 1 cho thấy khối lượng phân tử (tính bằng amu), thể tích phân tử (tính bằng ÅÅÅ3) và mật độ phân tử cho một số loại khí ở 25°C.

Sau khi đưa ống tiêm vào bình tam giác, tổng thời gian tràn khí là thời gian cần thiết để 100 ml khí tràn ra từ ống tiêm vào bình, đo được là 4 giây. Thí nghiệm được lặp lại với khí B và tổng thời gian tràn khí đo được là 16 giây.

Ba sinh viên đã đưa ra lời giải thích cho sự khác nhau về tổng thời gian tràn khí của hai chất khí trên.

Học sinh 1

Khí B lan chậm hơn khí A vì nó có khối lượng phân tử (khối lượng chiếm bởi mỗi phân tử) lớn hơn. Nhiệt độ của một chất khí là thước đo động năng trung bình của các phân tử chất khí đó. Nếu nhiệt độ của mỗi chất khí là như nhau thì động năng trung bình của các phân tử của các chất khí cũng bằng nhau. Vì động năng trung bình phụ thuộc vào cả khối lượng và vận tốc của các phân tử khí, các khí có khối lượng phân tử lớn hơn sẽ di chuyển với vận tốc trung bình nhỏ hơn. Do đó, nếu hai loại khí ở cùng nhiệt độ, khí có khối lượng phân tử lớn hơn sẽ lan chậm hơn.

Học sinh 2

Khí B lan chậm hơn khí A vì nó có thể tích phân tử (thể tích chiếm bởi mỗi phân tử) lớn hơn. Do thể tích phân tử lớn nên có ít phân tử lớn đi qua được lỗ mở giữa ống tiêm và bình trong một khoảng thời gian nhất định. Do đó, nếu hai loại khí ở cùng nhiệt độ, khí có thể tích phân tử lớn hơn sẽ lan chậm hơn.

Học sinh 3

Khí B lan chậm hơn khí A vì nó có mật độ phân tử lớn hơn khí A. Khí B có mật độ lớn hơn nghĩa là các phân tử của nó ở gần nhau hơn so với các phân tử của khí A. Sự gần gũi của các phân tử khí B làm tăng khả năng va chạm và làm chậm tốc độ của các phân tử. Do đó, nếu hai loại khí ở cùng nhiệt độ, khí có mật độ lớn hơn sẽ lan chậm hơn.

Bảng 1 cho thấy khối lượng phân tử (tính bằng amu), thể tích phân tử (tính bằng ÅÅÅ3) và mật độ phân tử cho một số loại khí ở 25°C.

Phát biểu sau đúng hay sai?

Dựa trên lời giải thích của học sinh 3, trong các khí được liệt kê ở Bảng 1 thì xenon lan ra nhanh nhất ở 25°C.