Paweł Lipkowski, Robert Zaleśny zima 2011/2012
Strona 1
ZADANIA Z PODSTAW CHEMII FIZYCZNEJ
(do wykładu prof. dr hab. Sz. Roszaka)
LISTA nr 1 (2011/2012 zima)
RÓWNANIA STANU GAZÓW.
SPOSOBY OBLICZANIA PRACY OBJĘTOŚCIOWEJ.
Zapoznad się z treścią rozdziałów 2.1 i 2.1.1 oraz 3.1 i 3.1.1, a także z rozwiązaniami przykładów
2.2.1-2.2.4 i 3.2.1-3.2.4 z „Obliczeo Fizykochemicznych” JDP (notacja dotyczy wydania z 1997 roku)
1. W temperaturze 500
o
C i pod ciśnieniem 92.1 kPa gęstośd par siarki wynosi 3.71 g∙dm
-3
. Jaki
jest wzór cząsteczkowy siarki w tych warunkach?
Odp. :N
S
=8.
2. Gęstośd powietrza w temperaturze 27
o
C i pod ciśnieniem 97.1 kPa wynosi 1.146 g∙dm
-3
.
Oblicz ułamek molowy i ciśnienie cząstkowe azotu i tlenu zakładając, że powietrze składa się jedynie
z tych dwóch gazów. (M(O
2
)=31,9988 g/mol, M(N
2
)=28,0136 g/mol)
Odp.: x(N
2
) = 0.6391, p(N
2
) = 62.1 kPa, , p(O
2
) = 35.0 kPa.
3. Wiedząc, że gęstośd powietrza w temperaturze -85
o
C, 0
o
C i 100
o
C wynosi odpowiednio
1.877 g∙dm
-3
, 1.294 g∙dm
-3
i 0.946 g∙dm
-3
wyznacz temperaturę zera bezwzględnego, zakładając,
że spełnione jest prawo Charlesa.
Odp.: -272,85
o
C.
4. 17 g amoniaku o temperaturze 473 K zajmuje objętośd 0.196 dm
3
. Obliczyd ciśnienie panujące
w układzie traktując amoniak jako: a) gaz doskonały, b) gaz sztywnych kul, c) gaz van der Waalsa
(a = 0.422 J∙m
3
∙mol
-2
, b = 51.4∙10
-6
m
3
∙mol
-1
). Porównad wyniki.
Odp.: a) 20.1 MPa, b) 27.2 MPa, c) 16.2 MPa.
5. Czy próbka ksenonu o masie 131 g, zachowując się jak gaz doskonały, w naczyniu o objętości
1.0 dm
3
może wywrzed ciśnienie 20 atm w temp. 25
o
C?. Jakie ciśnienie będzie ona wywierad
zachowując się jak gaz van der Waalsa (a = 0.425 J∙m
3
∙mol
-2
, b = 51.05∙10
-6
m
3
∙mol
-1
).
Odp.: a) nie, 24.5 atm, b) 21.6 atm.
6. Oblicz ciśnienie jakie wywiera 1.0 mol C
2
H
6
, przyjmując, że zachowuje się on jak
a) gaz doskonały, b) van der Waalsa w następujących warunkach: 1) 273.15 K i 22.414 dm
3
,
2) 1000 K i 100 cm
3
(a = 0.556 J∙m
3
∙mol
-2
, b = 63.8∙10
-6
m
3
∙mol
-1
). Wyraź w procentach odstępstwa od
wartości oczekiwanych dla gazu doskonałego w obu przypadkach.
Odp.: a) 1.01319∙10
5
Pa i 8.314∙10
7
Pa, b) 1.00502∙10
5
Pa i 1.741∙10
8
Pa
7. Temperatura krytyczna acetonu wynosi 508 K, a ciśnienie krytyczne 4.76 MPa. Oblicz wartości
stałych a i b równania van der Waalsa.
Odp.: a =1.58 J∙m
3
∙mol
-2
, b = 111.0∙10
-6
m
3
∙mol
-1
.
8. Korzystając ze współczynników van der Waalsa dla chloru (a = 0.658 J∙m
3
∙mol
-2
,
b = 56.2∙10
-6
m
3
∙mol
-1
), oblicz przybliżone wartości temperatury Boyle’a i promieo cząsteczki Cl
2
,
zakładając, że ma ona kształt sferyczny.
Odp.: T
B
= 1408.2 K, r = 0.177 nm
