Fragment notatki:
Wydział Chemiczny PW, Termodynamika techniczna i chemiczna, zadania kolokwialne 2008-2011, kolokwium I
1. 5.12.08
1. 1 mol gazowego wodoru sprężany jest odwracalnie i
izotermicznie (T = 310 K) od ciśnienia 1 bara do objętości
30 cm3. Obliczyć efekt cieplny procesu i porównać z
wartością obliczoną dla przemiany gazu doskonałego. Czy
proces ten może doprowadzić do skroplenia wodoru?
2. Anakin Skywalker, poszukując kryjówki przed usiłującą
go dopaść Ciemną Stroną Mocy, znalazł się na orbicie
planety Mordor, pokrytej oceanami z ciekłego
cykloheksanu,
których część
była
zamarznięta.
Temperaturę na obserwowanej powierzchni planety
oceniono na co najmniej 8 oC. Na jakie ciśnienie musi być
odporny jego skafander, aby Skywalker mógł bezpiecznie
poruszać się po planecie?
Wskazówka: Jakie musi być ciśnienie, aby stały i ciekły
cykloheksan mogły istnieć obok siebie w równowadze?
3. Reakcja Fe(s) + 2HCl(g) FeCl2(s) + H2(g) zachodzi
praktycznie do końca pod niskim ciśnieniem.
Przereagowało w niej 15 g Fe(s), a temperatura początkowa
substratów równa była 298 K. Temperatura produktów
wyniosła 320 K i nie stwierdzono w nich obecności HCl.
Obliczyć zmianę entalpii układu w opisanym procesie.
4. O ile wzrośnie temperatura (od początkowych 310 K),
jeśli 25 g ciekłej wody spręży się odwracalnie i
adiabatycznie od ciśnienia 1 do 50 barów?
2. 12.12.08
1. Obliczyć standardową entalpię reakcji
CH3OH(c) + HCOOH(c) → HCO∙OCH3(g) [mrówczan
metylu] + H2O(c) w temperaturze 298 K.
2. Obliczyć współrzędne punktu potrójnego benzenu i
entalpię parowania w punkcie potrójnym.
3. Gazowy N2O(g) poddany jest następującym przemianom
(p1 = 3 bar, T1 = 350 K, V1 = 100 dm3) → (T2 = 400 K, V2
= 100 dm3) → (T3 = 350 K, V3 = 4 dm3). Obliczyć zmianę
entalpii dla całego procesu.
4. Reakcja: CH4(g) + 3/2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g),
zapoczątkowana w stechiometrycznej mieszaninie
substratów i w temperaturze 298 K, zachodzi całkowicie w
warunkach adiabatycznych i izobarycznych (p = 1 bar).
Obliczyć temperaturę końcową (jest to tzw. maksymalna
temperatura płomienia).
Wskazówka: Założyć stałość pojemności cieplnych w
zakresie temperatur 298 – 1200 K.
1
redukcję objętości naczynia za pomocą tłoka. Do jakiej
części pierwotnej objętości trzeba zmniejszyć objętość
naczynia, aby
a) pojawiła się pierwsza kropla ciekłego cykloheksanu,
b) cykloheksan całkowicie się skroplił.
3. Obliczyć standardową entalpię i standardową energię
wewnętrzną dla reakcji AsCl3(g) + AsH3(g) → 2As(s) +
3HCl(g)
zachodzącej w temperaturze 600 K.
4. 20 g ciekłej wody, początkowo pod ciśnieniem 1 bara i
w temperaturze 15 oC, ogrzano izobarycznie do 25 oC, a
następnie izotermicznie i odwracalnie sprężono do 100
atm. Obliczyć efekt cieplny, który towarzyszył całej
przemianie.
4. 11.12.09
1. Obliczyć entalpię parowania n-heptanu pod ciśnieniem
25 kPa.
2. W lipcu b.r., obiegła prasę sensacyjna wiadomość, że
naukowcy z Lublina opracowali technologię produkcji
metanolu z dwutlenku węgla z wykorzystaniem sztucznej
fotosyntezy. Proces jest endotermiczny – energią
dostarczaną bezpośrednio jest promieniowanie UV,
uzyskiwane z lampy zasilanej elektrycznie. Reakcja
tworzenia metanolu zachodzi wg schematu
CO2(g) + 2H2O(c) → CH3OH(c) + 3/2O2(g)
w reaktorze izochorycznym okresowym w temperaturze
298 K. Obliczyć koszt energii potrzebnej do
wyprodukowania 1 l (= 1 dm3) metanolu w tych
warunkach, zakładając, że sprawność procesu osiągnie 25
% (to bardzo dobry rezultat, sprawność fotosyntezy
naturalnej jest rzędu kilku procent), a cała energia
dostarczana jest w postaci prądu elektrycznego. Minimalny
koszt energii elektrycznej to aktualnie ok. 150 zł/ MWh (1
MWh = 3,6·106 kJ).
Twórcy metody oceniali koszt produkcji (a więc nie tylko
energii) 1 l metanolu na ok. 10 groszy. Czy ich ocena była
realistyczna?
3. 1 m3 argonu (w warunkach początkowych – p1 = 1 bar,
T1 = 310 K) spręża się izotermicznie i odwracalnie do
objętości 100 razy mniejszej. Obliczyć wykonaną pracę.
4. Ciekłą rtęć zamkniętą w szklanej rurce o stałych
wymiarach, ogrzewa się pod stałym ciśnieniem p = 1 atm,
od temperatury 25oC. Obserwowany skutek to
podniesienie się poziomu rtęci o 0,1 %. Jaka była końcowa
temperatura?
3. 4.12.09
5. 1.02.10
1. H2Se(g) (20 dm3 w warunkach początkowych, T1 = 400
K i p1 = 1 bar) sprężany jest izotermicznie do ciśnienia 5
bar, a następnie rozprężany adiabatycznie do
początkowego ciśnienia. Cały proces odbywa się
praktycznie odwracalnie. Obliczyć zmianę energii
wewnętrznej.
1. Czy izotermicznie (T = 20oC) sprężając ciekły
cykloheksan można go zestalić? Jeśli tak, to jakiego
ciśnienia należałoby użyć?.
2. Pary cykloheksanu o początkowym ciśnieniu 15 kPa
spręża się izotermicznie w temperaturze T = 37 oC poprzez
2. Obliczyć pracę (w przeliczeniu na mol substancji), którą
trzeba wykonać, aby zmniejszyć objętość ciekłego toluenu
o 1 % w procesie izotermicznym (T = 298 K) i
odwracalnym. Ciśnienie początkowe wynosi 1 bar.
Wydział Chemiczny PW, Termodynamika techniczna i chemiczna, zadania kolokwialne 2008-2011, kolokwium I
2
3. Obliczyć standardową entalpię i standardową energię
wewnętrzną reakcji: 2HCl(g) + CuO(s) = CuCl2(s) + H2O(g)
w temperaturze 510 K.
(p1 = 0,5 bar, T1 = 250 K, V1 = 450 dm3) → [adiabatycznie,
odwracalnie] → (p2 = 7 bar) → [odwracalnie, T = const]
→ (p3 = 1 bar), któremu poddany jest gazowy HBr.
4. 1 m3 (w warunkach początkowych, p1 = 1 atm, T1 =
50oC) gazowego etanu poddaje się przemianie, w wyniku
której osiąga on temperaturę 100oC i ciśnienie 15 barów.
Obliczyć zmianę entropii dla procesu.
3. Pary n-heksadekanu znajdujące się w naczyniu
ciśnieniowym sprężane są w stałej temperaturze 30 oC.
Pod jakim ciśnieniem zawartość naczynia: a) skropli się;
b) zestali?
6. 26.11.2010
4. 15 g ciekłego benzenu ogrzewanych jest w naczyniu od
25 oC, przy ciśnieniu 1 bara, do 30 oC. Końcowe ciśnienie
wyniosło 250 barów. Obliczyć zmianę entropii.
1. Pary etanolu pod początkowych ciśnieniem 5 kPa,
ulegają izotermicznej (T = 298 K) kompresji pod
wpływem zewnętrznego ciśnienie równego 100 bar. Jakie
jakościowo różne procesy będą zachodzić podczas całej
przemiany? Dla każdego obliczyć molową zmianę
entropii.
2. Obliczyć standardową entalpię i standardową energię
wewnętrzną reakcji:
FeS2(s) + 2H2(g) → Fe(s) + 2H2S(g)
w temperaturze 500 oC.
3. Obliczyć zmianę energii wewnętrznej powstałą w
wyniku izotermicznego sprężania gazowego azotu, która
dokonuje się za pomocą pracy o stałym ciśnieniu 20 bar,
według schematu: p1 = 1 bar, T1 = 300 K, V1 = 0,5 m3 →
p2 = 20 bar, T2 = 300 K.
4. Obliczyć temperaturę
ciśnieniem 120 atm.
topnienia
n-dekanu
1. Obliczyć standardową entalpię i standardową energię
wewnętrzną poniższej reakcji w temperaturze 500 K
2Sb(s) + 5/2O2(g) → Sb2O5(s)
2. W zamkniętym naczyniu stalowym o stałej objętości V
= 1 dm3, znajduje się jedynie 100 g n-pentanu. W jakiej
postaci będzie on występował w temperaturze a) 350 K, b)
475 K? Jeśli w którejś z nich będzie to kilka faz, oblicz
jaka część całkowitej ilości pentanu będzie tworzyła
poszczególne fazy.
3. 50 g metalicznego srebra poddane jest procesowi
(p1 = 1 atm, T1 = 295 K) → (p2 = 450 atm, T2 = 300 K).
Obliczyć zmianę entalpii.
pod
7. 3.12.2010
1. Obliczyć zmianę energii
wewnętrznej dla
izotermicznego (T = 280 K) sprężania gazowego metanu
od p1 = 1 atm, V1 = 500 dm3 do V2 = 5 dm3.
2. Obliczyć standardową entalpię reakcji
C2H5Cl(g)(chloroetan) + 3Cl2(g) → C2HCl3(c) (trichloroeten)
+ 4HCl(g) w temperaturze 298 K.
3. Obliczyć zmianę entalpii dla procesu, w którym 0,5 kg
ciekłej rtęci podlega przemianie: (p1 = 1 bar, T1 = 290 K)
→ (p2 = 200 bar, T2 = 310 K).
4. 10 mg lodu umieszczono w całkowicie opróżnionym
naczyniu o stałej objętości 100 cm3 i następnie rozpoczęto
ogrzewanie. Obliczyć ciśnienie w naczyniu w
temperaturach: 50 oC i 60 oC.
8. 2.12.11
1. 20 g stałego boru spala się całkowicie w powietrzu
(ilość tlenu do azotu 1:4) do tlenku B2O3(s) w warunkach
izobarycznych (p = 1 bar), w układzie zamkniętym i przy
początkowej temperaturze 298 K. Po zakończeniu reakcji
temperatura wynosiła 450 K, a w układzie nie wykryto
pierwiastkowego boru i tlenu. Obliczyć zmianę entalpii dla
całego procesu.
Pozostałe (tj. poza tlenem i azotem), składniki powietrza
można pominąć.
2. Obliczyć sumaryczny efekt cieplny dla przemiany
9. 9.12.11
4. Gazowy etan, w warunkach początkowych: p1 = 1 bar,
V1 = 1 m3, T = 320 K, sprężono izotermicznie za pomocą
prasy wytwarzającej stałe ciśnienie równe 100 barów, do
objętości V2 = 5,054 dm3. Obliczyć efekt cieplny
towarzyszący procesowi.
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)