II rok studia stacjonarne WNoŻ

Pytania treningowe do wykładu II - termodynamika

1. Podaj definicję: układu, otoczenia, fazy, stanu układu, parametrów stanu. Jakie parametry stanu wyróżniamy?

2. Jak klasyfikujemy układy?

3. Co wchodzi w skład energii wewnętrznej układu? Dlaczego określenie bezwzględnej wartości energii układu jest niemożliwe?

4. Podaj słownie i za pomocą wzoru I zasadę termodynamiki dla układu zamkniętego i półzamkniętego?

5. W jaki sposób może zmieniać się energia wewnętrzna w układzie otwartym?

6. Wyjaśnij pojęcia: proces nieodwracalny i proces odwracalny? Co jest cechą charakterystyczną tych procesów? Jak zmienia się wartość energii wymienianej na sposób pracy i sposób ciepła w przemianie nieodwracalnej w porównaniu z przemianą odwracalną?

7. Podaj definicję funkcji stanu. Które z wielkości termodynamicznych nie są funkcjami stanu?

8. Dlaczego energia wymieniana na sposób pracy i na sposób ciepła nie są funkcjami stanu?

9. Podaj charakterystykę przemian izochorycznych i izobarycznych? Co jest cechą charakterystyczną przemian izotermicznych?

10. Podaj słownie i za pomocą wzoru definicję entalpii.

11. W czasie spalania 1 g kwasu benzoesowego w bombie kalorymetrycznej w temperaturze 303 K wydziela się 26 419 J. Oblicz ΔH procesu spalania 1 mola kwasu benzoesowego w temperaturze 303 K. Odp.: ΔH = -3223,1 kJ.

12. Podaj treść i ogólny zapis prawa Hessa dla reakcji chemicznej w warunkach: a) izochoryczno-izotermicznych, b) izobaryczno-izotermicznych.

13. Stosując prawo Hessa oblicz ciepło molowe tworzenia benzenu w temp. 298 K znając ciepło spalania benzenu i ciepło tworzenia wody i CO₂ :

C₆H_6(c) + 7 1/2 O_2(g) = 6CO_2(g) + 3 H₂O_(c) ΔH₃ = - 3269,182 kJ/mol

H_2(g) + 1/2 O_2(g) = H₂O_(c) ΔH₂ = - 286,25 kJ/mol

C_(s) + O_{2 (g)} = CO_2(g) ΔH₁ = - 393,83 kJ/mol.

Odp. 47,45 kJ/mol.

14. Oblicz entalpię reakcji :

2 CH₄ C₂H₆ + H₂

znając standardowe entalpie spalania: metanu (-890,3 kJ/mol), etanu (-1 559,9 kJ/mol) i wodoru

(- 285,8 kJ/mol). Odp. 65,1 kJ

15. Oblicz standardową entalpię tworzenia etanolu z węgla, wodoru i tlenu wiedząc, że ciepła spalania węgla, wodoru i etanolu w warunkach T = 298 K i p=1013,15 Pa wynoszą odpowiednio: -393,6 kJ/mol; -286,4 kJ/mol i -1369 kJ/mol. Odp.: ΔH^o = - 277,4 kJ/mol.

16. Oblicz zmianę entalpii reakcji CO_(g) + 1/2 O_2(g) = CO_{2 (g)} w warunkach standardowych, jeżeli ΔH tworzenia CO wynosi -110,68 kJ/mol, a ciepło tworzenia CO₂ ΔH = - 393,86 kJ/mol.

Odp. -283,18 kJ/mol

17. Ciepło tworzenia tlenku siarki (IV) wynosi -297,2 kJ/mol, a ciepło tworzenia tlenku węgla (IV) wynosi -394,3 kJ/mol. Ciepło spalania disiarczku węgla wynosi - 1109,3 kJ. Oblicz ciepło tworzenia disiarczku węgla. Odp.: ΔH = 120,6 kJ/mol.

18. W temperaturze 298 K i pod stałym ciśnieniem ciepło spalania propanu wynosi -2221,1 kJ/mol, ciepło spalania węgla wynosi -393,6 kJ/mol, zaś ciepło tworzenia wody -287,9 kJ/mol. Oblicz ciepło tworzenia propanu w temp. 298 K pod stałym ciśnieniem Odp.: ΔH = -111,3 kJ/mol.

19. Podaj definicje ciepła molowego pod stałym ciśnieniem i w stałej objętości. Jaki jest związek między C_p i C_v w przypadku gazów?

20. Co przedstawiają i jak są wykorzystywane równania Kirchoffa?

21. Jaka energia potrzebna jest do podwyższenia temperatury 48 g tlenu od 283 do 373 K: a) pod stałym ciśnieniem C_p(O₂(g)) = 29,14 J·mol^-1·K^-1, b) w stałej objętości ?

Odp.: a) 3933,9 J, b) 2811,45 J.

22. Ciepło dysocjacji H₂O na tlen i wodór w temperaturze 291 K wynosi 241,9 kJ. Jakie jest ciepło tej reakcji w temperaturze 298 K, jeżeli wiadomo, że: C_p (H₂O(g)) wynosi 33,58 J·mol^-1·K^-1, a C_p(H₂(g)) = 28,85 J ·mol^-1·K^-1, C_p(O₂(g)) = 29,14 J·mol^-1·K^-1? Odp.: 242,23 kJ.

---