druga zasada termodynamiki - omówienie

Podstawy chemii fizycznej
Lista 3 - druga zasada termodynamiki.
1. 2.15 mola azotu o temperaturze 290 K zajmuje obj˛ to´c 0.400 dm3 . Gaz rozpr˛ za si˛ nieodwracalnie,
e s´
e˙ e
izotermicznie, przeciw stałemu ci´nieniu, do obj˛ to´ci 0.600 dm3 , przy czym ci´nienie gazu pod koniec
s
e s
s
procesu jest równe ci´nieniu zewn˛ trznemu. Obliczy´ Q, W, ∆U, ∆H, transport i produkcj˛ entropii, ∆F i
s
e
c
e
∆G gazu w tym procesie. Azot opisa´ równaniem van der Waalsa, ciepło wła´ciwe oszacowa´ na podstawie
c
s
c
0 (298K) = 191.5 J
geometrii czasteczki (przyja´ , ze nie zale˙ y od temperatury). S(N2 )
˛
˛c ˙
z
mol·K
2. Dwa identyczne zbiorniki gazu, o obj˛ to´ci 10 dm3 ka˙ dy, połaczono ze soba rurka z kranem. W jednym
e s
z
˛
˛
˛
5 Pa, w drugim azot pod ci´ nieniem 3.54 · 105 Pa.
zbiorniku znajdował si˛ tlen pod ci´nieniem 1.18 · 10
e
s
s
Temperatura obu gazów wynosiła 280 K. Po otwarciu kranu oba gazy wymieszały si˛ ze soba, przy czym
e
˛
ich temperatura nie uległa zmianie. Obliczy´ ∆U, ∆H, ∆S, ∆F i ∆G dla tego procesu. Przyja´ doskonało´c
c
˛c
s´
gazów.
3. Metanol i etanol tworza roztwory doskonałe. a) Ile wynosi warto´c entropii roztworu otrzymanego przez
˛
s´
zmieszanie 40 g metanolu z 40 g etanolu, w temperaturze 270 K? b) O ile ró˙ ni si˛ potencjał chemiczny
z
e
metanolu w tym roztworze od potencjału chemicznego czystego metanolu? Standardowe entropie molowe
i ciepła molowe odczyta´ z tablic.
c
4. Oblicz ró˙ nic˛ entropii molowej pomi˛ dzy: a) woda i lodem w temperaturze −7◦C, b) woda i jej para
z e
e
˛
˛
˛
◦C i pod ci´ nieniem 1 atm. Ró˙ nice pomi˛ dzy pojemno´ ciami cieplnymi w punkcie
w temperaturze 92
s
z
e
s
J
topnienia i wrzenia wynosza odpowiednio 37.3 i −41.9 mol·K . Przeanalizuj ró˙ nice pomi˛ dzy zmiana en˛
z
e
˛
tropii próbki, otoczenia i całego układu oraz przedyskutuj samorzutno´c obu przemian fazowych w tych
s´
temperaturach.
5. 1.52 mola azotu o temperaturze poczatkowej 305 K zajmuje obj˛ to´c 0.400 dm3 . Gaz rozpr˛ za si˛
˛
e s´
e˙
e
3 . Obliczy´ Q, W, ∆U, ∆H, ∆S, ∆F i ∆G gazu w
adiabatycznie, kwazistatycznie do obj˛ to´ci 0.600 dm
e s
c
tym procesie. Azot opisa´ równaniem van der Waalsa, ciepło wła´ciwe oszacowa´ na podstawie geometrii
c
s
c
0 (298K) = 191.5 J
czasteczki (przyja´ , ze nie zale˙ y od temperatury). S(N2 )
˛
˛c ˙
z
mol·K
Lista 4 - Równowaga reakcji chemicznych
1. W temperaturze 298 K standardowe entalpie tworzenia HCl(g) , NH3(g) i NH4Cl(s) wynosza odpowied˛
kJ
J
nio: −92.31, −46.19 i −314.6 mol , standardowe entropie molowe: 186.9, 192.5 i 94.6 mol·K , a molowe
J
pojemno´ci cieplne C p : 29.12, 35.52 i 84.61 mol·K (przyja´ , ze nie zale˙ a od temperatury). Obliczy´ ∆H 0 ,
s
˛c ˙
z˛
c
∆S0 , ∆G0 i stała równowaki K p reakcji NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s) w temperaturze 450 K.
˛
kJ
2. W temperaturze 298 K dla reakcji 4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2 O, ∆H 0 = −1530.3 mol , a dla reakcji 4NH3 +
kJ
5O2 = 4NO + 6H2 O, ∆H 0 = −1168.8 mol . Standardowe entropie molowe N2 , O2 i NO w 298 K wynosza
˛
J
(w mol·K ) odpowiednio 191.5, 205.0 i ... zobacz całą notatkę