И.В. Кудряшов, Г.С. Каретников - Сборник примеров и задач по физической химии (1134495), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Т 1 400 При равновесии АБР г = О! это условие используется для расчета рав- новесного давления Р. Объединим результаты расчета Ьбг и Р: Т, К за~~, дж Р10 — а, Па 298 1400 2400 3400 4000 2903,7 9372,2 14346,9 19501,6 22656,4 ! 5,3 49,35 75,7 102,90 119,57 Таким образом, алмаз более устойчив, чем графит, в области низ ких температур и высоких давлений. ЗАДАЧИ 88 1. Идеальная машина Карно, работающая в интервале температур от' 200 до 300 К, превращает в работу теплоту, равную 83,8 Дж. Какое количество теплоты отдано резервуару при 200 К? 2. Какое количество теплоты будет превращено в работу идеальной машиной Карно, работающей при температуре между 200 и 100 К, если она получит при 200 К столько же теплоты, сколько получает машина в задаче 1 при 300 К? Объясните причину различной величины работы идеальной машины.
3. При начальной температуре 348,К 1 моль На по циклу Карно сначала расширяется до двойного объема изотермически, затем расширяется до учетверенного первоначального объема адиабатически, затем сжимается изотермически до такого объема, чтобы при последующем адиабатическом сжатии вернуться в исходное положение. Вычислите работу каждой части цикла и КПД цикла (у = 1,4). 4. Вычислите изменение энтропии при нагревании 16 кг О, от 273 до 373 К: 1) при постоянном объеме; 2) при постоянном давлении.
Считайте кислород идеальным газом. 5. Рассчитайте йзменение энтропии при нагревании 58, 82 кг В,О, от 298 до 700 К, теплоемкость В,О, Ср -††36,5525 + !06,345 10-' Т Дж/(моль К). 6. Бромбензол кипит при 429,8 К, его теплота парообразования при этой температуре 241,9 10' Дж/кг. Рассчитайте изменение энтропии при испарении 10 кг бромбензола.
7. Под давлением 19,6.10' Па (2 кг/см') нагревают 2 10-' м' аргона до тех пор, пока обьем его не увеличится до 12 10 'м'. Каково изменение энтропии, если начальная температура 373 К? 8. Вычислите изменение энтропии при охлаждении 12 10 ' кг (12 г) кислорода от 290 до 233 К и одновременном повышении давления от 1,01 ° 10а до 60,6 1(!а Па, если Ср — — 32,9 Дж/(моль К). 9. Рассчитайте изменение энтропии в процессе смешения,5 кг воды при Т,=353 К с 10 кг воды при Та= 290 К. Теплоемкость воды считать постоянной и равной 4,2 Дж/(моль К). !О.
Рассчитайте общее возрастание энтропии при смешении 100 х АЙ!О-а ма кислорода с 400 !О-а ма азота при 280 К и 1,01 10' Па, )7-- =- сопз!. 1!. Определите изменение энтропии при смешении ! моль аргона, взятого при Тд, = 293 К и Ра, =- 1,0133 !О' Па с 2 моль азота, нахо. дящегося при Рй, =- 1,0133 10, Па и Ти, = 323 К. Давление смеси равно Р,„= 1,0133 10' Па. Принять аргон и азот идеальными газами, а теплоемкость каждого газа — величиной, постоянной в указанном интервале температур и равной для азота Сг =- 20,935 Дж/(моль.К), для аргона Сг =- 12,561 Дж/(моль К).
12. В одном из сосудов одинаковой вместимости 3 м' находится 28 кг азота, а в другом 32 кг кислорода при одной и той же температуре. Вычислите изменение энтропии при диффузии в результате соприкосновения содержимого этих сосудов. Принять кислород и азот идеальными газами. 13. Твердый хлороводород претерпевает фазовый переход при 98, 36 К, при этом энтальпия изменяется на 1,19 кДж/моль.
Рассчитайте молярную энтропию и внутреннюю энергию перехода. Этот образец приведен в контакт с бруском меди при термической изоляции от окружающей среды. Каково изменение энтропии меди при фазовом переходе и каково изменение энтропии окружающей среды? 14. Определите изменение энтропии, если 100 1О-' кг воды, взятой при 273 К, превращается в пар при 390 К. Удельная теплота испарения воды при 373 К равна 2263,8 10' Дж/кг; удельная теплоемкость жидкой воды 4,2 Дж/(кг К); удельная теплоемкость пара при постоянном давлении 2,0 10а Дж/(кг К). 15. Молярная теплоемкость газообразного метана выражается уравнением Ср =!7,5!8 + 60,69 !О-' Т Дж/(моль К).
Стандартная энтропия метана при 298 К равна 167,73 Дж/(моль К). Определите энтропию 1.10 ' м' метана при 800 К и 1,01 1О' Па. 16. Рассчитайте энтропию этилового спирта в парах при 351 К и 5,05 1О' Па, полагая Ло =- 40 950 Дж/моль. Зависимость молярной Теплоемкости от температуры выражается уравнением Си=19 071-212 7,!Π— а Т ! 08 6, !Π— а Та+21 9 Та 17.
Смешаны 2 !О-' м' гелия и 2 !О-' м' аргона при 300 К и 1,01 и Х10' Па; после изотермического смешения полученная газовая смесь нагрета до 600 К при постоянном объеме. Вычислите общее возрастание энтропии, учитывая, что Сд = — !2,6 Дж/(моль К) и не зависит от температуры. 18. Рассчитайте изменение энтропии в процессе Рй + 2А8С! =: =Р!7С14+2Ад, если проведению этой реакции в гальваническом элементе при 298,2 К отвечает Е = 0,4900 В, а теплоты образования РБС!а и АдС! соответственно равны — 357 732 и — 126775,2 Дж/моль. 89 Чему равна энтропия свинца при 298,2 К, если 54 ш =- 96,23 Дж/(моль К); Яьс>, = 136,4 Дж/(моль" К); 5лла —— 42,68 Дж/(моль К), Вычислите изменение энтропии при проведении этой реакции в изолированной системе. !9. Найдите изменение энтропии при изотермическом (Т = 353,2 К) сжатии паров бензола от Р, = 4,0532 10' Па до Р, = 1,0133 1О' Па с последующими конденсацией и охлаждением жидкого бензола до Т =- 333,2 К, если ЛНаар —— 30877,92 Дж/моль и (С))с,н, = = 1,80 Дж/(г-К).
Пары бензола считать идеальным газом. 20. Определите стандартное изменение энтропии при 298 К для следующих реакций: МКО+ Н = Н О (ж)+МК С+ СО2 = 2СО 250 + 02 = 250 РеО+ СО =. 5 0 + СО, (2) (з) (4) Для решения воспользоваться данными справочника (М.). 21. В термически изолированный сосуд, содержащий 5 кг воды при 303 К, внесли 1 кг снега при 263 К.
Определите возрастание энтропии, если теплота плавления снега 334,6 10' Дж/кг, теплоемкость снега 2,024 10' Дж/(кг К), а теплоемкость воды 4,2 10' Дж/(кг К). 22. Хлористоводородный метиламин существует в нескольких кристаллических модификациях. Вычислите теплоту фазового перехода СН95)Н2НС!, если это вещество при 220,4 К из ()-формы переходит в у-форму; при 19,5 К Срг —— 5,989 Дж/(моль К); теплоемкость р-формы при 12 К Сй =- 8,48 Дж/(моль К) и 220.4 />Яб= ( Ср 41п Т=93,769 Дж/(моль К), 12 220,4 852= ( С>'< > д!пТ=!00,3 Дж/(моль К).
19.0 Т, К С, Дж/( К). Т, К С„', Дждмоль К)' Т, К Ср /1ж/(моль ' К) 15,20 25,67 34,87 47,16 60,85 3,612 12,028 20,248 29,106 36,653 76,98 98,30 120,37 140,92 162,03 42,462 47,71 52,164 55,944 60,732 192,03 201,74 240,09 260,86 67,872 88,074 87,318 86,898 90 При расчете учесть, что теплоемкость СН2ЫН2НС! в интервале температур 0 — 20 К подчиняется уравнению Дебая Ср = 464,5 (Т/8)2. 23. Теплоемкость 502 при различных температурах имеет следующие значения: Для $02 Т,„=197,64 К, теплота плавления 7,4298 109 Дж/моль, Т„„„= 263,08 К, теплота испарения 24,9336.10' Дж/моль. Вычислите энтропию газообразного 80, при 263,08 К и 1,01 10' Па.
24, Вычислите графически энтропию серебра при 473 К по следующим данным. Т, К С „Дж/(моль К) 'Т, К С„, Дж/(моль К) Т, К С „Дж/(моль К) 13,5 !7,0 26,9 35,0 0,462 0,882 3,517 6.657 45,5 51,4 53,8 77,0 10,!74 11,756 12,435 17,04 535 589 24,702 24,786 39,1 42,9 8,039 9,295 !00 200 273 19,62 23,446 24,158 С Н40 (ж, Р=1,01 ° !04 Па)=С Н40 (г, Р=-9,09 ° 104 Па), (1) С Н40 (ж, Р ,—1,01 ° 104 Па) =С2НеО (г, Р = 1,01 102 Па), (2) С>Н40 (ж, Р=>,01 ° 104 Па) =С Н40 (г, Р=1,11 ° 104 Па). (3) Какие выводы можно сделать о направлении процессов иа основании полученных результатов? 91 Сравните энтропию серебра при 298 К с величиной,' приведенной в справочнике (М.).
25. Твердое тело при температуре плавления превращается в жидкость; при этом необратимо переносится некоторое количество теплоты >/. Правиль>(о ли предположение, что для этого процесса Л5 = г//Т„? Если это предположение правильное, то почему и на каком основании был отвергнут тот факт, что процесс необратим? Если предположение ошибочно, то как можно получить правильное выражение для Л5? 26. Два одинаковых сосуда (объем каждого сосуда )г) соединены трубкой с запорным краном. Материал, из которого собрана аппаратура, является совершенным термоизолятором. Сначала и моль одноатомного газа Ван-дер-Ваальса были помещены в один из сосудов при температуре Т„а другой сосуд оставался пустым, затем запорный кран был открыт до установления равновесия.
Теплцемкость газа принять равной Ср = '/, /?, как для идеального газа. Определите Я, й>г и Л(/, ЛА и ЛБ через и, )г, Т„постоянные Ван-дер-Ваальса а и Ь и универсальные постоянные. 27. Почему при использовании энтропии в качестве критерия само- произвольности процесса необходимо предположение, что Л5а.е = = ЛЗр е — ЛЯо„р ор, а для энергии Гиббса рассматривают только 28. Вычислите изменение энергии Гиббса при сжатии 0,7.10 ' кг Иа при 300 К и давлении от 5,05 10' до 3,031 10" Па (считать азот идеальным газом).
29. Рассчитайте Лб, если температура кипения 351 К (пары спирта считать идеальным газом) для процессов: 30. Вычислите ЛА и Лб для 2 моль бензола при следующем изотермическом процессе испарения: СаНа (ж, Р =-1,0133 1Од Па) =СаНе (т, Рд =09(Ю.10д Па). Нормальная температура кипения Т„, „= 353,3 К. 31.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
