ZJAZD_2_2 ENTROPIA PRZEMIAN ODWRACALNYCH
1. Obliczyć "S, "G, i "F dla izotermicznego odwracalnego sprę\
ania 1 mola jednoatomowego gazu
doskonałego w temperaturze 773K od ciśnienia 5,05"103Pa do ciśnienia 1,01"104Pa
Odp.:-5,76J/mol.K; +4,45kJ/mol, +4,45kJ/mol.
2. Obliczyć w, Q, "U, "H, "S, gdy 1 mol H2S (gaz doskonały)
a)został ogrzany od 373K do 573K pod ciśnieniem 1atm.
b)został sprę\
ony od 1 do 10atm w temperaturze 298K
Cp=36,86 J/mol.K + 0,0079J/molK2 "
"T
"
"
Odp.: a) -1662,8J/mol, 8119,34J/mol, 6456,54J/mol, 8119,34J/mol, 17,40J/mol.K
b) +5,7kJ/mol, -5,7kJ/mol, 0, 0, -19,14J/mol.K
3. Obliczyć entropiÄ™ molowÄ… tlenku wÄ™gla w temperaturze 200°C pod ciÅ›nieniem 50,67"105Pa wiedzÄ…c,
\
e w temperaturze 25°C pod ciÅ›nieniem 1,013"105Pa jest ona równa 197,9J/mol.K
Cp= 28,41 J/mol.K + 4,1" "T - 0,46"
"10-3 J/molK2 " "105 JK/mol *T-2
" " "
" " "
Odp.:179,1J/mol.K.
4. W stanie poczÄ…tkowym 4,4 g dwutlenku wÄ™gla ma temperaturÄ™ 15°C i ciÅ›nienie 2 atm .
Przemiana polega na odwracalnym rozprÄ™\
aniu bez wymiany ciepła z otoczeniem do ciśnienia 1 atm .
Jaką temperaturę będzie miał gaz po przemianie? Ile wynosi "S, "H, "U, "G, "F tej przemiany?
Zało\
yć, \
e jest to gaz doskonały, jego Cp = 29,1J/mol.K, natomiast absolutna entropia w warunkach
standardowych S(298K, 1atm) = 213,6J/mol.K
Odp.: t = - 36,8°C; 0; -1506,8J/mol. (-150,6J), -1076,3J/mol.(-107,6J); +11244,4J/mol.(+1124,4J);
+11674,9J/mol.(+116,5J).
5. Molowa pojemność cieplna CO2 zale\
y od temperatury następująco: Cp = a + b .T + d . T-2
a = 44,15 J/mol.K b = 9,04".10-3 J/mol.K 2 d = - 8,54 ".105 J.K /mol
1 mol CO2 o ciśnieniu początkowym 1 atm poddano izochorycznemu procesowi oziębiania od
temperatury 100°C do 50°C. Ile ciepÅ‚a nale\
y z układu odprowadzić? Ile wynosi "U , "H i "S?
Odp.: -1595,05 J/mol, -1595,05 J/mol, -2010,75 J/mol; -4,59J/mol.K
6. OpierajÄ…c siÄ™ na przytoczonych danych termodynamicznych obliczyć "H°298 i "G°298
dla reakcji : C2 H4 + H2= C2 H6
Standardowa molowa entropia C2H4 , H2, C2H6 wynosi 218,8 J/mol.K, 130,5 J/mol.K, 230,1J/mol.K,
a standardowa molowa entalpia spalania dla tych reagentów wynosi -1393 kJ/mol, -286 kJ/mol
i -1560kJ/mol. Odp.: -119kJ/mol, -83,5kJ/mol.
7. Z jaką szybkością nale\
y doprowadzać lub odprowadzać ciepło z reaktora przepływowego,
w którym w ciągu minuty ulega reakcji 0,2m3 benzenu w temperaturze 600K i przy p= 1atm.
C6H6 + C3H6 = C9H12
Reagent S600
"Gf600
C6H6 41,0kcal/mol 75cal/mol.K
C3H6 20,00kcal/mol 70 cal/mol.K
C9H12 45,00kcal/mol 108 cal/mol.K
Zało\
yć, \
e reagenty są gazami doskonałymi. Odp.: odprowadzać 649kJ/min.
8. Znalez
ć Q, w, "U, "H, "G, " F, "S procesu odwracalnego odparowania 1 kmola wody pod
ciÅ›nieniem 0,015MPa w temperaturze wrzenia 54°C ; vg= 10,02 m3/kg ; vc= 0,001014 m3/kg;
"Hpar=2373 kJ/kg ( w temp. 54°C)
Odp.:42714kJ, -2705kJ, 40009kJ, 42714kJ, 0 , -2705kJ, 130,6kJ/K
9. Obliczyć "F i "U 1mola bromu odparowujÄ…cego w sposób odwracalny w temperaturze wrzenia 59°C
pod ciśnieniem 1 atm. Ciepło parowania bromu wynosi 31,0kJ/mol. Odp.: - 2,76kJ/mol, 28,24kJ/mol
10. Entropia parowania wody w temperaturze 373K wynosi 109J/mol.K. Obliczyć standardową entropię
pary wodnej S°298(g) , jeÅ›li S°298(c) = 66,56 J/mol.K, gdy Cp(c)=75,1J/mol.K oraz Cp(g)=33,5J/mol.K
Odp.: 184,9J/mol.K
Opracowanie: dr in\
. Bernadeta Andruszkiewicz 1
11. Obliczyć zmianÄ™ entropii 1 mola benzenu podczas przejÅ›cia ze stanu ciekÅ‚ego o temperaturze 25°C w
stan pary o temperaturze 100°C. CiepÅ‚o molowe ciekÅ‚ego benzenu wynosi 136,1J/mol.K ciepÅ‚o molowe
pary spełnia równanie: Cp(g)= -33,9 J/mol.K + 0,471 J/molK2 T - 0,269.10-3 J/molK3 *T2
Entalpia parowania w temperaturze wrzenia (80°C) wynosi 393,3 J/g.
Odp.:115,5J/mol.K.
12. Wyznaczyć zmianÄ™ entropii podczas ogrzewania 1 mola toluenu C7H8 od 25 do 150°C.
CiepÅ‚o parowania toluenu w temperaturze wrzenia (110,6°C ) jest równe 347,3 J/g ,
Cp(c)= 166J/mol.K , Cp(g)= -33,9 J/mol.K + 0,6 J/molK2 "
" T Odp.:145,5 J/mol.K
"
"
13. Obliczyć "S podczas ogrzewania 20g metanolu od temperatury 20°C do 100°C pod ciÅ›nieniem
1 atm. CiepÅ‚o parowania metanolu w normalnej temperaturze wrzenia (65°C) wynosi 35,39 kJ/mol.
Pojemności cieplne fazy gazowej i ciekłej wynoszą odpowiednio:
Cp(g)= 15,28 J/mol.K + 105,2 " "T -3,104 " "T2 ; Cp(c)= 2,55J/g.K
"10-3 J/molK2 " "10-5 JK/mol."
" " " "
" " " "
Odp.: 75,7 J/K
14. Obliczyć "S podczas ochÅ‚adzania 33g chlorku glinu od temperatury 300°C do 30°C.
Dla AlCl3 standardowa molowa entalpia topnienia ( temperatura 193°C , ciÅ›nienie 1 atm )
wynosi 35,48 kJ/mol . Pojemności cieplne fazy stałej i ciekłej wynoszą odpowiednio :
Cp(s)= 55,44 J/mol.K + 117,2 " "T Cp(c)= 0,977J/g.K Odp.: -36,10 J/K
"10-3 J/molK2 "
" "
" "
15. Obliczyć zmianę entropii podczas ogrzewania 1 mola stałego bromu (Br2)
od temperatury topnienia (-7°C) do100°C wiedzÄ…c, \
e ciepło właściwe topnienia bromu
jest równe 67,78 J/g, ciepÅ‚o parowania w temperaturze wrzenia (59°C) wynosi 188,5J/g ,
a molowe pojemności cieplne : Cp(c)=75,71J/mol.K; Cp(g)=37,2 J/mol.K +0,71" "T
"10-3 J/molK2 "
" "
" "
Odp.: 152,7J/mol.K
16. Doświadczalnie wyznaczone wartości molowej pojemności cieplnej SO2 wynoszą:
T,K 15,20 25,67 34,87 47,16 60,85 76,98 98,30
Cp, J/mol.K 3,612 12,028 20,248 29,106 36,653 42,462 47,712
T, K 120,37 140,92 162,03 192,03 201,74 240,09 260,86
Cp, J/mol.K 52,164 55,944 60,732 67,872 88,041 87,318 86,898
Temperatura topnienia SO2 wynosi 197,64K, ciepło topnienia 7401J/mol., temperatura wrzenia 263,08K,
ciepło parowania 24940 J/mol.. Obliczyć entropię 1kmola gazowego SO2 w temperaturze 263,08K pod
ciśnieniem 1atm. Odp.:245,3kJ/kmol.K
17. Obliczyć zmianÄ™ entropii w procesie mieszania 5kg wody o temperaturze 80°Ci 10 kg wody
o temperaturze 20°C. Przyjąć, \
e ciepło właściwe wody jest stałe i wynosi 4,184J/g.K
Odp.:246,5J/K.
18. Obliczyć "U, "H, "S następującego procesu:
1mol H2O ( c, 20° 1 mol H2O ( g, 250°
°C, 1atm ) °C, 1atm )
° °
° °
Dane: Cp(c)= 75,42 J/mol.K, Cp(g)= 36,03 J/mol.K, "Hpar=40,73 kJ/mol, Twrz=373,15K
Odp.:47,82kJ/mol,52,17kJ/mol, 139,5J/mol.K
19. Obliczyć zmianę potencjału termodynamicznego w procesie przemiany 1 mola ciekłego benzenu
w temperaturze wrzenia 80,1°C pod ciÅ›nieniem 1,013"105Pa w parÄ™ pod ciÅ›nieniem 9,11"104Pa.
Odp.:-311,7J/mol.
20. Obliczyć "G dla procesu biegnącego izotermicznie w normalnej temperaturze wrzenia (351K )
etanolu: C2H5OH (c, p=1,013" C2H5OH (g, p=1,013"
"105Pa ) "105Pa ) Odp.: "G=0
" "
" "
21. Zakładając, \
e pary etanolu spełniają równanie gazu doskonałego, obliczyć "G dla procesu
biegnÄ…cego izotermicznie w normalnej temperaturze wrzenia (351K ) etanolu:
J
C2H5OH (c, p=1,013" C2H5OH (g, p=9,09"
"105Pa ) "104Pa ) Odp.: - 316,12
" "
" "
mol
22. Zakładając, \
e pary etanolu spełniają równanie gazu doskonałego, obliczyć "G dla procesu
biegnÄ…cego izotermicznie w normalnej temperaturze wrzenia (351K ) etanolu:
C2H5OH (c, p=1,013"105Pa ) C2H5OH (g, p=1,11"105Pa ). Odp.: +266,85J/mol.
Opracowanie: dr in\
. Bernadeta Andruszkiewicz 2