PODSTAWY CHEMII FIZYCZNEJ
(zadania do wykładu prof. T. Lutego)
LISTA nr 1
Zapoznać się z treścią rozdziałów 2.1 i 2.1.1 oraz 3.1 i 3.1.1 – 3.1.2, a także z rozwiązaniami
przykładów 3.2.1 – 3.2.4 i 3.3.1 – 3.3.2 z „Obliczeń fizykochemicznych” JDP 2003.
(1.2.1–1.2.5 z JDP 2010)
1. Mol jednoatomowego gazu doskonałego znajdujący się w temperaturze 298 K i pod
ciśnieniem 5 atm rozpręża się do ciśnienia końcowego 1 atm
a) izotermicznie i odwracalnie,
b) izotermicznie przeciw stałemu ciśnieniu 1 atm,
c) adiabatycznie i odwracalnie,
d) adiabatycznie przeciw stałemu ciśnieniu 1 atm.
Obliczyć dla każdego z tych procesów końcową temperaturę gazu, ciepło Q pochłonięte przez
gaz, pracę wykonaną przez gaz oraz przyrosty energii wewnętrznej i entalpii gazu.
Odp.: a) 298 K, 3987,5 J, –3987,5 J, 0, 0 b) 298 K, 1982,9 J, –1982,9 J, 0, 0,
c) 156,6 K, 0, –1763,8 J, –1763,8 J, –2939,6 J, d) 202,6 K, 0, –1189,3 J, –1189,3 J, –1982,9 J
2. Mol jednoatomowego gazu doskonałego znajdujący się pod ciśnieniem 106 Pa i o objętości
2 dm3 rozpręża się izotermicznie w sposób odwracalny do ciśnienia 5·105 Pa (przemiana A)
oraz rozpręża się adiabatycznie odwracalnie do ciśnienia 5·105 Pa (przemiana B). Dla obu
przemian obliczyć wartości Q, W, ∆U i ∆H.
Odp.: (A) 1386,3 J, –1386,3 J, 0, 0, (B) 0, –727,6 J, –727,6 J, –1212,6 J
3. Obliczyć końcową temperaturę 10 moli CO2 zajmujących pierwotnie, w 300 K, objętość
10–2 m3 po adiabatycznej ekspansji do zbiornika, z którego uprzednio wypompowano gaz do
ciśnienia p = 0. Końcowa objętość gazu wynosiła 0,1 m3. Przyjąć, że CO2 spełnia równanie
van der Waalsa i założyć, że jego pojemność cieplna Cv jest stała i wynosi 28,8 J/mol·K.
Odp.: 288,6 K
4. Mol tlenu o temperaturze początkowej 300 K i objętości 5 dm3 rozprężano adiabatycznie,
aż ciśnienie jego spadło do 105 Pa, przy czym gaz przesuwał tłok obciążony ciśnieniem
0,7·105 Pa. Obliczyć pracę oraz zmianę energii wewnętrznej i entalpii przyjmując, że tlen
zachowuje się jak gaz doskonały i że jego molową pojemność cieplną można przedstawić
wyrażeniem Cp = 30,0 + 4,1·10–3T J/mol·K
Odp.: –1112,28 J, –1112,28 J, –1517,59 J
5. Jeden mol jednoatomowego gazu doskonałego, początkowo znajdujący się w warunkach
normalnych, został sprężony odwracalnie do ciśnienia równego 2 atm w przemianie, w której
iloczyn pT = const. Obliczyć temperaturę i objętość końcową gazu, oraz Q, W, ∆U i ∆H tej
przemiany.
Odp.: 136,5 K; 5,6 dm3; –3971 J; 2269 J; –1702 J; –2837 J
6. Do zbiornika z rozcieńczonym kwasem solnym dodano 5 g cynku. Obliczyć pracę
wykonaną przez ten reagujący układ. Założyć, że reakcja zachodzi w warunkach
standardowych.
Odp.: –189 J
7. Ile ciepła potrzeba do ogrzania powietrza w zamkniętym pokoju o powierzchni 10,7 m2 i
wysokości 2,5 m od 293 K do 298K? Obliczyć ilość ciepła potrzebną do ogrzania tej ilości
powietrza w tym samym zakresie temperatur pod stałym ciśnieniem. Przyjąć, że powietrze
składa się z 78% (n/n) N2, 21 % (n/n) O2 i 1% (n/n) Ar i założyć doskonałość gazu.
Odp.: 115,1 kJ; 161,4 kJ
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)