Podstawy Chemii Fizycznej
(ćwiczenia do wykładu prof. W.Bartkowiaka)
LISTA 3 i 4 (2010/2011)
Poniższe zadania będą rozwiązywane przez dwa kolejne tygodnie
Zapoznać się z treścią rozdziałów 4.1 i4.1.1- 4.1.3 oraz przykładami 4.2.1  4.2.8, 4.3.1, 4.3.2
i 4.3.5  4.3.8 z  Obliczeń fizykochemicznych JDP.
1. Mol tlenu o temperaturze 300 K rozprężono izotermicznie od V = 10 dm3 do V = 20 dm3,
1 2
przy czym gaz przesunął tłok obciążony ciśnieniem 105 Pa. Obliczyć zmiany entropii układu i
otoczenia. Ile entropii wyprodukowano w tym procesie? Odp.: 5,76 J/K, -3,33 J/K, 2,43 J/K.
2. Obliczyć "S układu, gdy trzy mole metanu (spełniającego parametry gazu doskonałego
ogrzano i sprężono od temp. 25oC i ciśnienia 1 atm do temp. 125oC i ciśnienia 5 atm.
Odp.: -11,27 J/K.
3. Obliczyć entropiÄ™ molowÄ… CO w 200ºC pod ciÅ›nieniem 50,67·105 N/m2 wiedzÄ…c, że w 25ºC
i pod ciÅ›nieniem 1 atm jest ona równa 197,9 J·mol 1K 1, oraz, że Co = 28,41 + 4,10·10 3T 
p,CO
0,46·105T  2 [J·mol 1K 1]. Odp.: 179,06 J·mol 1K 1
4. Obliczyć pracę i ciepło oraz zmiany energii wewnętrznej, entalpii, entropii, energii
swobodnej i entalpii swobodnej w procesie adiabatycznego, quasi-statycznego rozprężenia
1 mola CO od objętości 1 dm3 do objętości 10 dm3. Temperatura początkowa gazu wynosiła
o
300 K, a jego entropia standardowa w tej temperaturze S300 = 198,0 J·K 1·mol 1. Przyjąć
o
CV = (5/ 2)R niezależne od temperatury.
Odp.:  3754 J;  5255 J, 27,2 kJ, 25,7 kJ.
5. Jak zmieni się entropia podczas przeprowadzenia 2 moli ciekłego amoniaku o
temperaturze  40ºC w amoniak gazowy o temperaturze 200ºC pod staÅ‚ym ciÅ›nieniem
1013,25 hPa majÄ…c dane:
C (NH , c) = 74,82 J·mol 1K 1
p 3
C (NH , g) = 33,61 + 29,26·10 4T + 21,32·10 6T2 J·mol 1K 1.
p 3
Molowe ciepło parowania amoniaku w temperaturze wrzenia 239,7 K i pod ciśnieniem 1 atm
wynosi "H° = 23,24 kJ/mol. Odp.: wzroÅ›nie o 248,7 J/K
6. Obliczyć zmianę entropii, entalpii swobodnej i energii swobodnej podczas izotermicznego,
odwracalnego rozprężania 1 mola azotu od objętości 1 dm3 do 10 dm3 w temperaturze 273 K,
traktując azot jak gaz doskonały. Odp.: 19,14 J/K, -5,23 kJ/mol
7. Obliczyć W, "S i "G, gdy 0,5 mola helu o temperaturze 298 K pod ciśnieniem 2/3 po
zostaje odwracalnie ogrzane pod stałym ciśnieniem o 30 K. Hel traktować jak gaz doskonały.
Przyjąć So= 126 J/mol·K. Odp.:  124,9 J; 0,997 J/K;  1957J
8 . 2 mole metanu znajdujące się w warunkach standardowych (T =298 K, p=105 Pa) rozpręża
1
siÄ™ adiabatycznie przesuwajÄ…c tÅ‚ok obciążony ciÅ›nieniem 4,0 · 104 Pa do wyrównania ciÅ›nieÅ„
po obu stronach tłoka. Obliczyć temperaturę końcową układu, oraz "S i "F tego procesu.
Metan speÅ‚nia równanie stanu sztywnych kul (b = 42,8 · 10-6 m3 · mol-1). Standardowa
o
molowa entropia metanu w temperaturze 298 K wynosi S298 = 186,19 J · K-1 · mol-1.
Odp.: 253,3 K; 2,213 JÅ" K-1 mol-1; 13,29 kJ.
9. Mol pary wodnej pod ciÅ›nieniem 5,065·104 Pa w temperaturze 383 K skomprymowano do
ciÅ›nienia 1,013·105 Pa, nastÄ™pnie ochÅ‚odzono pod staÅ‚ym ciÅ›nieniem do temperatury 373 K i
skroplono. Obliczyć zmianę entropii i entalpii swobodnej wody traktując parę wodną jako gaz
doskonaÅ‚y. W 373 K i ciÅ›nieniu 1,013·105 Pa ciepÅ‚o parowania wynosi 40,67 kJ/mol. CiepÅ‚o
o
molowe (C ) przyjmuje siÄ™ za równe 30,13+11,3Å" 10-3T [J/molÅ" K] dla pary i za równe 75,31
p
[J/molÅ" K] dla wody w caÅ‚ym zakresie temperatur. Wartość standardowej molowej entropii
ciekÅ‚ej wody wynosi 66,56 J/molÅ" K, pary wodnej 188,65 J/molÅ" K. Odp.:  115,68 J/molÅ" K,
4121 J
10. Obliczyć zmianę entropii, gdy zmiesza się 100 g wody o temperaturze 10oC z 200 g wody
o temperaturze 40oC, aż do uzyskania stałej temperatury w naczyniu izolowanym
adiabatycznie. Molowa pojemność cieplna wody wynosi 75,2 JÅ" mol-1Å" K-1
Odp.: 303 K, 1,397 JÅ" K-1.