Termodynamika III 2012/2013, roztwory i reakcje chemiczne

1. Pewna substancja o masie cząsteczkowej 112 kg/kmol destyluje z wodą pod ciśnieniem normalnym równym 1013.33 hPa w temperaturze 364 K. Obliczyć skład roztworu i skład par mieszaniny. Oblicz też masę wody w powstałym ciekłym destylacie podczas przedestylowania 1 kg tej substancji. Ciśnienie pary wodnej nad czystą wodą w temperaturze 364 K wynosi 72793 Pa, zaś ciśnienie pary wodnej nad roztworem w tej temperaturze równe jest 72404 Pa. Założyć stosowalność praw Raoulta i Daltona.

2. Glikol etylenowy C2H4(OH)2 jest dodawany do wody w celu obniżenia jej temperatury zamarzania. Gęstość glikolu wynosi 1.12 g/cm3. Ile należy dodać glikolu do wody, żeby w 6 litrowym układzie chłodzenia samochodu temperatura zamarzania wynosiła -15 °C.

Ciepło krzepnięcia wody w 0 °C jest równe 333.4 kJ/kg objętość właściwa wody v’ = 0.001 m3/kg. Założenie: jest to roztwór idealny.

3. Obliczyć efekt cieplny reakcji izobarycznego spalania tlenku węgla CO+1/2O ↔

2

CO2 w

temperaturze 1600 K, jeśli entalpie tworzenia wynoszą odpowiednio ∆iFCO2 = -

393800 kJ/kmol, ∆iFCO = -110700 kJ/kmol. Reagenty są w stanie gazowym. Przyjąć, że są to gazy doskonałe. Temperatura w stanie standardowym wynosi 20 °C. Proces przebiega w standardowym ciśnieniu 1 atm = 0.987 bar.

4. Obliczyć efekt cieplny reakcji C+2H

→

2+1/2O2

CH3OH jeśli znane są efekty cieplne

reakcji (w tych samych warunkach):

C+O2 →CO2 - efekt cieplny Q1

H

→

2+1/2O2

H2O - efekt cieplny Q2

CH3OH+3/2O2 →CO2+2H2O - efekt cieplny Q3.

5. Obliczyć ilokrotnie zmieni się wartość ciśnieniowej stałej równowagi reakcji NO +

0.5O2=NO2, jeśli temperatura reakcji wzrośnie z 1000 K do 2000 K. Reagenty są gazami doskonałymi. Ich molowe ciepła właściwe wynoszą cpNO = cpO2 = 7/2B, cpNO2 = 6B.

Entalpie tworzenia dla kolejnych związków NO2, NO, O2 są równe odpowiednio: 33140 kJ/kmol,

90720 kJ/kmol,

0 kJ/kmol.

Uniwersalna

stała

gazowa

B = 8.314 kJ/(kmolK).

__________________________________________________________________________________________

Termodynamika III, Ćwiczenia 2012/2013, Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa, PW

dr inż. Piotr Łapka, [e-mail]; dr inż. Mirosław Seredyński, [e-mail]