Podstawy chemii fizycznej
Lista 1 - rozkłady statystyczne, równanie stanu, oblicznie pracy, pierwsza zasada
termodynamiki.
2
h
1. Energie stanów rotacyjnych czasteczki sa opisywane równaniem EJ = J(J+1)¯ , gdzie J jest liczba kwan˛
˛
˛
2I
towa rotacji, a I - momentem bezwładno´ci czasteczki. Degeneracja stanu jest równa 2J + 1. Który stan
˛
s
˛
rotacyjny czasteczki azotu jest najliczniej obsadzony w temperaturze pokojowej (25oC)? Długo´c wiazania
˛
s´ ˛
wynosi 0.1094 nm.
2. Obliczy´ obj˛ to´c molowa i g˛ sto´c dwutlenku w˛ gla w temperaturze 400 K, pod ci´nieniem 20 MPa.
c
e s´
˛ e s´
e
s
Porówna´ wyniki otrzymane za pomoca równa´ stanu gazu doskonałego, gazu zło˙ onego ze sztywnych kul
c
˛
n
z
i van der Waalsa. Wskazówka: obj˛ to´c z równania van der Waalsa obliczy´ metoda iteracyjna.
e s´
c
˛
˛
3. 2 mole metanu o temperaturze o temperaturze 250 K, zajmujace obj˛ to´c 2.50 dm3 , spr˛ zono izoter˛
e s´
e˙
micznie, kwazistatycznie do obj˛ to´ci 1.20 dm3 . Jakie było ci´nienie gazu na poczatku i na ko´ cu procesu
e s
s
˛
n
i jaka praca została wykonana podczas spr˛ zania? Metan opisa´ równaniem van der Waalsa.
e˙
c
4. Kompresor przeznaczony do spr˛ zania powietrza został u˙ yty do spr˛ zania argonu. Proces musiano
e˙
z
e˙
przerwa´ ze wzgl˛ du na przegrzewanie urzadzenia podczas pracy. Wytłumacz ten efekt, przyjmujac doskoc
e
˛
˛
nało´c gazu. Załó˙ , ze spr˛ zanie jest prowadzone adiabatycznie i kwazistatyczne.
s´
z ˙
e˙
5. Obliczy´ ciepło wymienione z otoczeniem oraz ∆U i ∆H 4 moli tlenu o temperaturze 250 K i pod ci´niec
s
niem poczatkowym 120 kPa podczas procesu rozpr˛ zania izotermiczego do ci´nienia 80 kPa a) w sposób
˛
e˙
s
kwazistatyczny; b) przeciwko stałemu ci´nieniu 25 kPa; c) do pró˙ ni (przeciwko zerowemu ci´nieniu).
s
z
s
Zało˙ y´ doskonało´c gazu.
z c
s´
6. Wyprowadzi´ równania adiabaty (równania wia˙ ace ze soba dwie zmienne stanu) dla przemian gazu
c
˛z ˛
˛
opisywanego równaniem van der Waalsa: nieodwracalnej (praca przeciwko stałemu ci´nieniu) i kwazistas
tycznej. Zapisa´ analogiczne równania adiabaty dla gazu zło˙ onego ze sztywnych kul i gazu doskonałego,
c
z
traktujac ich równania stanu jako graniczne przypadki równania van der Waalsa (a → 0, b → 0).
˛
Lista 2 - Prawo Hessa i prawo Kirchhoffa
kJ
1. Standardowe entalpie tworzenia CO2 , CO i H2 O(c) wynosza odpowiednio −393.51, −110.5 i −285.9 mol .
˛
J
Molowe pojemno´ci cieplne (w mol·K ) mo˙ na przedstawi´ za pomoca nast˛ pujacych funkcji temperatury:
s
z
c
˛
e ˛
−3 T − 8.54 · 105 T −2 , C
−3 T − 0.46 · 105 T −2 , C
C p,CO2 = 44.15 + 9.04 · 10
p,CO = 28.42 + 4.10 · 10
p,H2 O(g) =
kJ
−3 T , C
30.13+11.30·10
p,H2 O(c) = 75.15. Entalpia parowania wody w temperaturze wrzenia wynosi 40.66 mol .
Obliczy´ ∆H 0 i ∆U 0 reakcji CO2 + H2 = CO + H2 O w temperaturze 1000 K.
c
kJ
2. W temperaturze 1200 K ∆H 0 reakcji 3Fe2 O3 + H2 = 2Fe3 O4 + H2 O(g) wynosi 39.6 mol . Obliczy´ ∆H 0
c
reakcji Fe3 O4 + 4H2 = 3Fe + 4H2 O(g) w temperaturze 1200 K. Standardowe entalpie tworzenia Fe2 O3 i
kJ
J
Fe3
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)