84553

Lista 1 (2010)

Przemiany gazowe.

1.    3,25 mola jednoatomowcgo gazu doskonałego, znajdujący się w temperaturze 298 K i pod ciśnieniem 5 atm (5,05*10³ Pa) rozpręża się izotcrmicznic do kotkowego ciśnienia 1 atm (1.01 • 10⁵ Pa). Obliczyć ciepło Q pochłonięte przez gaz, jeśli przemiana jest (a) kwazystatyczna i (b) przeciwko stałemu ciśnieniu 0,75 atm (0,75*1,01 *10* Pa).

Odp.:a) 12,96 kj,b)4,83kj

2.    Obliczyć kotkową temperaturę jednego mola jednoatomowego gazu doskonałego znajdującego się w temperaturze 298 K i pod ciśnieniem 5 atm (5,05-10⁵ Pa), który rozpręża się adiabatycznie (a) przeciwko stałemu ciśnieniu 1 atm (1,01*10* Pa), (b) przeciwko stałemu ciśnieniu 0,34 atm (0,34* 1.01 10⁵ Pa) i (c) kwazystatycznie. Obliczyć dla każdego z tych procesów: temperaturę końcową gazu, pracę wykonaną przez gaz, zmianę energii wewnętrznej i entalpii.

Odpowiedzi

Warunki	Tk[K]	W IkJJ	AU [kj]	AH [kJJ
a)	202,6	-1,19	-1,19	-1,98
b)	254,0	-0,549	-0,549	-0,914
c)	1563	-1,765	-1,765	-2,941

3.    Trzy mole dwuatomowego gazu doskonałego znajdujące się w temperaturze 298 K i pod ciśnieniem 10 atm ogrzewa się izochorycznie do temperatury końcowej 398 K. Obliczyć zmianę entalpii gazu. Odp.: 8,73 kj

4.    2 mole jednoatomowcgo gazu doskonałego, znajdującego się w temperaturze 298 K i pod ciśnieniem 2,35 atm ochładza się izobarycznic do temperatury końcowej 278 K. Obliczyć zmianę energii wewnętrznej gazu. Odp.: -498,8 J

5.    Mol jednoatomowcgo gazu doskonałego, znajdującego się w warunkach standardowych ogrzewa się adiabatycznie. quasi-statycznie do temperatur)' końcowej 398 K. Obliczyć pracę wykonaną przez gaz. Odp. 1247 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 do 298 K? Obliczyć ilość ciepła potrzebną do ogrzania tego powietrza w takim samym zakresie temperatur pod stałym ciśnieniem. Założyć doskonałość gazu oraz. że powietrze składa się z 78%n/nN₂,21%n/n0₂i 1% Arn/n. Odp.: 115,1 kj, 161,4 kj

8.    Mol tlenu o temperaturze początkowej 300 K i objętości 5 dm³ rozprężano adiabatycznie, aż ciśnienie jego spadło do 10⁵Pa, przy czym gaz przesuwał tłok obciążony ciśnieniem 0,7* 10⁵ Pa. Obliczyć a) temperaturę końcową gazu, b) pracę oraz zmianę energii wewnętrznej i c) zmianę entalpii przyjmując, że tlen zachowuje się jak gaz doskonały i że jego molową pojemność cieplną można przedstawić wyrażeniem: C/=30.0+ 4.l-10 ³TJ/mol K. Odp.: a) 251,2 K b) -11123 kJ/mol,c) -1517,6 kj/mol

9.    Obliczyć Q. W i AU w procesie quasi-statycznego sprężania 1 mola amoniaku w stałej temperaturze 300 K od ciśnienia pi=l() MPa do ciśnienia p₂=40 MPa. Stałe równania van der Waalsa wynoszą odpowiednio: a=0,422 J nr/mol², £=6,14-10'⁵ nv/mol. Wskazówka: objętości końcowe wyliczyć w przybliżeniu gazu doskonałego.

Odp.:-13,32kJ/mol, 834 kj/mol, -5,08 kj/mol

10.4 mole metanu ogrzano izobarycznie od temperatury 140K i objętości 2,40 dm³ do objętości 8.60 dm³' Obliczyć a) końcową temperaturę gazu b) ciepło, c) pracę i d) zmianę energii wewnętrznej, jeśli gaz opisać równaniem van der Waalsa («=0,228 J m³ mol ², £=4.28 I0 ⁵ m³ mol¹. Wskazówka: wykorzystać tablicową funkcję zależności pojemności cieplnej od temperatury'.

Odp.: a) 381,4 K; b) 27,77 kj; -6,93 kj; 20,84 kj.

I