Л. Лабовиц, Дж. Аренс - Задачи по физической химии с решениями (1134453), страница 7
Текст из файла (страница 7)
! У-1-2. РАЗДЕЛ !Ч-2 ! Ч-2-1. 1! 1-3-26. ! У-2-2. из процессов, если Т,=300'К, У~=1 л, Уз=100 л, а=10 л'атм.моль ' и Ь=О. Для некоторого вещества(дН/дР)г — — 0 и (д(//д)т) = О. а) Покажите, что это вещество является идеальным газом (т. е. имеет уравнение состояния Р)г= яТ, где й — настоянная). 6) Определите, достаточно ли одного из этих уравнений для того, чтобы установить, нвлнется ли это вещество идеальным газом. Некоторый гипотетический газ при низком давлении подчиняется приближенному уравнению состояния У=гТ/Р', где Р— мольный объем.
а) Выразите мольную свободную энергию г! этого газа как функцию Р при фиксированной Т при низком давлении. б) Определите стандартную мольную свободную энергию С, летучесть / и коэффициент летучести Ч=ЦР (так что !Нп у=1) по пути, аналогичному используе»»о мому дтя реального газа. Выведите формулу, по которой у может быть рассчитано из уравнения состояния.
Мольная намагниченность некоторого воображаемого вещества передается уравнением Х = С!«6/Т», где С,— постоянная, вэ — магнитное поле. Покажите, что для этого вещества ( — /,= вг ) 2С1то дЯ/З То (Со+ ЗС,ЗВ !Гэ) Глава /р' ТРЕТИН ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ Теплоемкость металлического урана равна 0,727 кал град-' моль-' при 20' К [20].
Рассчитайтс стандартную абсолютную энтропию (кал 'К ') 1 моля этого вещества при 20' К. Оцените энтропию ХО при температуре абсолютного нуля. Объясните следующие утверждения в статистическом смысле: а) изменение энтропии химической реакции обычно приближается к пулю с приближением температуры кО'К; б) реакция 2С (графит)+ О, (крист.)- 2СО (крист.) является исключением из этого правила. Теплоемкость Се(кал моль-'.'К ') некоторого веще- ства имеет следующие значении: Св(тв) 4~0' 10 Т Ср (тв) 5,00 0< Т< 50'К 50 (» Т < 150' К 1! 1-3-27. 1У-2-3.
где Со — мольная теплоемкость при постоянном давлении и магнитном поле, равном нулю. Полоска резины может быть использована как термодинамический аналог некоторого газа. Вытягивание резины соответствует сжатию газа. Работу, производимую над резиной, можно представить как — дв= =/д/, где / — сила натяжения при сжатии резины и 1 — длина полоски, а) Определите по аналогии с Гельмгольцем и Гиббсом свободную энергию (Р и 6) полоски резины, б) Покажите, что для резины при постоянной температуре Т вЂ” дгп » дР и что для процесса при постоянных Т и / — дгпоовоо > дб. СфорМУЛИРУйтЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ Щооовоо Уиажнтс ОСНОВНОЙ термодипамический принцип, с помощью которого Вы начали доказательство.
в) Выведите уравнение для (д(//д1)г через некоторые или все величины Т, /, 1 и их производные. г) Для «идеальной» резины (д(//д1)г — — О. Покажите, что это выражение может быть выведено из «уравнения состояния» (связь между /, 1, Т) для идеальной резины. Ср(ж) 6,00 150 < Т < 400' К Температура плавления 150' К; ЛЙ' длн плавления 300 кал моль-'. а) Вычислите по третьему закону термодкпамики мольпую энтропию этого вещества в жидком состоянии при 300'К.
6) Рассчитайте мольную энтальпию плавления, энтропию плавленинисвободпу!о энергию плавления Гиббса при 100' К. Какой знак будет иметь йо? На основе следующих данных [21] с помощью графического интегрирования определите мольную энтропию газообразной окиси этилена при температуре кипения. Ниже 15'К используйте закон Дебая, по которому теплоемкость пропорциональна Тв. Гливи /Р т, ср, 'к -1, — ь каа.моль 'К г, Ср, К кал моль ' ° К 3 т, ар.
К кал моль 'Х Глава )' ЖИДКОСТИ И СЖИЖЕНИЕ ГАЗОВ 15 0,60 20 1,43 25 '2,31 зо ззз 35 4,26 40 52! 45 602 50 6,77 60 8,!6 70 9,22 80 10,06 90 10,76 100 ! 1,43 110 !2,06 120 12,77 130 13,58 140 14,47 150 15,39 160 16,30 170,65 16,35 160,65 19,80 170 19,66 180 19,55 190 19,49 200 19,47 2!О !9,50 220 19,56 230 19,67 240 !9,82 250 20,00 260 20,2! 270 20,46 280 20,67 285 20,77 РАЗДЕЛ Ч-1 У-1-1.
Ч-1-2. У-1-3. Ч-1-4. 1Ч-2-4. У-1-5. У-1-6. 1Ч-2-5. У-1-7. Температура плавления 160,65' К Температура кипения 283,66' К Эитальпия плавления 1236,4 кал моль-' Энтальпия парообразоваиия 6101 кал моль ' при 1 атм Вычислите стандартную мольную энтропию газообразной платины при 1000' К. Предположите, что Р1 является одноатомным идеальным газом, и не принимайте во внимание электронное возбуждение ниже 1000' К; используйте следующие данные: а' — и„'„ т, 'к т ,«л 298,15 — 46,96 1000 — 49 !? При измерении константы равновесия реакции Р!аО (ж) + СО (г) — НСООН (ж) найдено, что стандартная свободная энергии образования муравьиной кислоты из простых веществ равна †852 кал. моль ' при 298' К (22), а стандартная свободнаи энергия образования муравьиной кислоты из простых веществ при 298' К, определенная из измерения теплоемкостей, равна †853 кал смоль-' (23).
Оба этн результата можно считать в пределах ошибки эксперимента тождественными. Какое значение имеет согласие между двумя экспериментальными результатами для обоснования третьего закона термодинамики? Давление пара некоторой жидкости равно 2 мм рт. ст. при 300' К и 100 мм рт. ст. при 400' К. Какое будет давление при 500' К? Оцените приближенно мольную энтальпию испарении и-пентана. Его нормальная температура кипения равна 36'С. Вычислите давление пара чистой жидкости с молекулярным весом 100, которая теряет 1,0000 г веса при пробулькивании через нее 0,5000 моля Мэ при 1,00 атм и 20'С.
Примите, что Кя полностью насыщается паром. Вязкость ОРэ (ж) определена по методу Оствальда (24]. При калибровке вискозиметра по воде при 20'С была найдено, что необходимо 363,4 с для вытекания воды между метками. Вязкость воды при 20'С 1,005 сп; плотность 0,9982 г.см-в. Время, необходимое для вытекания ОРэ(ж) между метками при — 145,8'С, составило 67,6 с. Плотность ОРв(ж) при этой температуре равна 1,523 г см в.
Определите абсолютную вязкость ОРа(ж) при — 145,8'С. Стальной шарик с радиусом 1,ОО мм и плотностью 7,87 г.см а падает с постоянной скоростью 10,0 ем с ' в жидкости с плотностью 1,26 г.см-'. Вычислите вязкость жидкости в саитипуазах. Ускорение силы тяжести 980,7 см с-'! закон Стокса 0=2хаг'Х Х (ртл — Рж) /90. Как влияет удвоение площади поперечного сечения капиллярной трубки на высоту поднятия жидкости в капилляре? В опыте по определению поверхностного натяжения этилацетата методом капиллярного поднятия жидкости студент откалибровъл капилляр по бензолу и наблюдал высоту поднятия 2,71 см при 20,5' С и плотности бензола 0,878 г см-', поверхностное натяжение 28,8 дин см-'.
Этилацетат с плотностью 0,900 г-см ' поднялся па 2,18 см при той же температуре. Рассчитайте а) радиус капилляра и б) поверхностное натяжение при этой температуре. Какое предположение относительно краевого угла было сделано в обоих расчетах? Глава !х Глава И ТВЕРДЫЕ ТЕЛА Ч-2-8. й сС .у, хин си-' р, с ° см-' Ч-2-9. см' 10' 1,5518 3,10 1,5 '570 1,5210 ! 1,21 7,47 о-Дихлсрбсизол м-Дихлорбеизои и-Дихлорбеизои 10' 2,86 Ч 1-1-2.
Ч1-1-3. Ч-2-10. Ч-2-11. Ч 1-14. Критическая температура бензола 561,6'С. Покажите, что эти данные подтверждают уравнение Блоха у=й(1ир — 1)", и определите постоянные й и и. Из данных по зависимости поверхностного натяжения двуокиси серы от температуры [26[ выбраны следующие: — 20,3 — 10 0,2 9,9 20 30 40 50 30,74 28,29 26,30 24,45 22,75 20,54 18,75 ! 6,73 1,4846 1,4601 1,4350 1,4095 1,3831 1.3556 1,3264 1,2957 Покажите, что эти данные удовлетворяют уравпени!о Рамзая — Шилдса у(М/р)'~*=й(1,р — 6 — 1). Вычислите й и 1ир. е — диэлектрическая проницаемость, т — частота в периодах в секунду при измерении е, и — показатель преломления линии натрия с частотой 5,10.10гз пер с-'.
а) Электромагнитная теория света утверждает, что и' = е. Объясните противоречие между этим утверждением и данными, приведенными выше. б) Какое значение е/из для м-лихлорбензола можно ожидать из сравнения с соответствующими величинами для орто- и пара-соединений? Объясните. Сероуглерод СБь подобно углекислому газу, имеет линейную молекулу. Оп плавится при — 109'С и кипит при 46,3' С. Его диэлектрическая проницаемость при 20' С лля частоты 9 1Оз с ' равна 2,647. Оцепите показатель преломления при 20'С в видимом или инфракрасном излучении. Объясните. Мольная поляризация некоторого полярного вещества зависит от температуры и значительно отличается от мольной рефракции.
Объясните. РАЗДЕЛ 91-! У1-1-1. Сколько атомов О и ° прихолится на элементарную кубическую ячейку, показанную на рисунке? Индексы Вайса некоторой кристаллической грани имеют значения !1х, з/з, оо. Какими будут соответствующие индексы Миллера? Какие индексы Вайса и индексы Миллера имеет кристаллическая грань, показанная на рисунке. Рентгеновские исследовании показали [271 что силилкалия КВ)Нз (молекулярный вес 70,18) имеет кубическую структуру типа )х)аС1 с атомами калин в поло- ! 1 1 ! ! ! жениях 000, — — О, 0 — —, — 0 — и атомами крем- 22 ' 22' 2 2 Твердые геев 57' Гаова РТ Ч 1-1-12, РАЗДЕЛ У1-2 'Ч 1-1-5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
