I rok studia stacjonarne WNoŻ 2014/2015

Pytania treningowe do wykładu IV - GAZY + CIECZE

I część - GAZY

1. Co rozumiemy pod pojęciem płyn?

2. Czym jest ciśnienie gazu?

3. Jakie warunki powinien spełniać gaz doskonały?

4. Dlaczego gazy rzeczywiste wykazują odstępstwa od gazu doskonałego? Kiedy te odstępstwa są największe, a kiedy najmniejsze?

5. Jakie prawa sformułowano dla gazu doskonałego?

6. Podaj słownie oraz za pomocą wzoru i wykresu prawo Charlesa.

7. Podaj słownie oraz za pomocą wzoru i wykresu prawo Boyle'a - Mariotte'a.

8. Podaj słownie oraz za pomocą wzoru i wykresu prawo Gay - Lussaca.

9. Podaj i krótko scharakteryzuj wykresy izochory, izobary i izotermy gazu doskonałego.

10. Wyprowadzić równanie Clapeyrona dla dowolnej liczby moli gazu doskonałego. Dlaczego jest ono nazywane równaniem stanu dla gazu doskonałego?

11. Gdzie znajduje zastosowanie równanie Clapeyrona?

12. Krótko opisz na czym polega wyznaczanie masy molowej i gęstości pary metodą Meyera.

13. Oblicz ciśnienie wywierane przez 1 mol tlenku węgla (IV) o objętości 500 cm³ w temp. 25 ⁰C. Odp.: 49 550 hPa

14. Do jakiej temperatury należy ogrzać gaz zamknięty w naczyniu o temperaturze 273 K, aby jego ciśnienie wzrosło dwukrotnie? Odp. 273,15 K

15. Pewna masa gazu zajmuje w temp. 294 K i pod ciśnieniem 1418 hPa objętość 0,250 dm³. Pod jakim ciśnieniem zajmie ona objętość 0,300 dm³, jeżeli temperatura wzrośnie do 322 K. Odp.: 1294,2 hPa

16. Do jakiej temperatury należy schłodzić próbkę gazu doskonałego o objętości 1 dm³ i temperaturze pokojowej (20 ⁰C), aby zmniejszyć jej objętość do 100 cm³? Odp.: 29,3 K (-243,8 ⁰C)

17. Jaką objętość zajmie gaz doskonały w temperaturze 0 ⁰C, jeśli w temp. 200 ⁰C zajmuje objętość 10 dm³? Odp.: 5,77 dm³

18. Gaz doskonały zajmuje w temp. 21 ⁰C i pod ciśnieniem 1418,55 hPa objętość 250 cm³. Pod jakim ciśnieniem zajmie on objętość 300 dm³, jeśli temperatura gazu wzrośnie do 49 ⁰C? Odp.: 1,294 hPa

19. Próbka gazowego wodoru w temperaturze 23 ⁰C znajduje się pod ciśnieniem 125 kPa. Jakiego ciśnienia należy się spodziewać w temperaturze 11 ⁰C? Odp.: 119,9 hPa

20. Tlenek węgla (II) utlenia się do tlenku węgla (IV): 2 CO + O₂ 2 CO₂. Ile dm³ O₂ reaguje z 3 dm³ CO w temp. 28 ⁰C i p = 50,67 hPa? Odp.: 1,5 dm³

21. Próbka powietrza zajmuje objętość 1 dm³ w temperaturze 25 ⁰C i pod ciśnieniem 1013,25 hPa. Oblicz pod jakim ciśnieniem ulegnie ona kompresji do 100 cm³ w tej samej temperaturze. Odp.: 10 132,5 hPa

22. Para wodna w naczyniu o objętości 20 dm³ i temp. 100 ⁰C została oziębiona do temperatury 30 ⁰C. Oblicz objętość pary po oziębieniu, zakładając, że nie nastąpiła jej kondensacja. Odp.: 16,25 dm³

23. Krótko opisz na czym polega wyznaczanie masy molowej i gęstości pary metodą Meyera.

24. Masa 0,980 g pewnego związku chemicznego w temp. 294 K i pod ciśnieniem 100 256 Pa zajmuje w stanie gazowym objętość 2^.10^-4 m³. Oblicz jego masę molową. Odp.: M = 119,45 g/mol

25. Masa 13,882 g substancji organicznej w postaci pary zajmuje objętość 4200 cm³ w temp. 220^oC pod ciśnieniem 996 hPa. Analiza elementarna wykazała, że substancja ta ma następujący skład: 70,60% C,

5,88% H i 23,52% O. Jaka jest masa molowa i wzór tej substancji? Odp.: 136 g/mol, C₈H₈O₂.

26. Oblicz gęstość [w g/dm³] równomolowej mieszaniny CH₄ i C₂H₆ w temperaturze 373 K i pod ciśnieniem

27. 93 325 Pa. Odp.: d = 0,692 g/dm³.

28. Gęstość par substancji o wzorze C_xH_y w temperaturze 373 K i pod ciśnieniem 1013 hPa wynosi 2,55 g/dm³. Oblicz masę molową i wzór chemiczny tej substancji, jeżeli stosunek masowy pierwiastków w tym związku wynosi C:H = 12:1. Odp.: M=78 g/mol, C₆H₆

29. Ile wynosi ciepło molowe gazu doskonałego w stałej objętości i pod stałym ciśnieniem? Z czego wynikają te wartości liczbowe?

30. Z czego wynikają odstępstwa w zachowaniu się gazów rzeczywistych od modelu gazu doskonałego?

31. Jaka wielkość jest miarą odstępstwa gazu rzeczywistego od gazu doskonałego?

32. Podaj i objaśnij równanie van der Waalsa.

33. Oblicz ciśnienie wywierane przez 1 mol tlenku węgla (IV) zawartego w zbiorniku o objętości 500 cm³ w temp. 25^oC stosując do obliczeń: a) równanie Clapeyrona, b) równanie van der Waalsa. Wartości stałych w równaniu van der Waalsa: a = 0,364 J∙m³/mol² , b = 4,28∙10^-5 m³/mol. Odp.: a) 49 551 hPa, b) 39 630 hPa

34. Wychodząc ze stanu gazowego narysuj i objaśnij przebieg zależności p = f(V) uzyskanej doświadczalnie.

35. Co to jest punkt krytyczny? Jakie parametry go charakteryzują? Podaj definicję temperatury krytycznej.

36. W jakich warunkach udaje się skroplić gaz?

37. Podaj słownie i za pomocą wzoru prawo Daltona.

38. Gaz A w ilości 125 cm³ (będący pod ciśnieniem 608 hPa) i gaz B w ilości 150 cm³ (pod ciśnieniem 810 hPa) o temperaturze takiej samej wpuszczono do zbiornika o poj. 500 cm³. Jakie jest sumaryczne ciśnienie gazów A i B w tej samej temperaturze? Odp.: p_A = 152 hPa, p_B = 243 hPa, p_A + p_B = 395 hPa.

39. Jakie właściwości fizyczne gazów rzeczywistych wyjaśnia prawo Grahama?

II część - CIECZE

1. Scharakteryzuj stan ciekły.

2. Jakie metody służą do wyznaczania gęstości cieczy? Opisz krótko metodę piknometryczną.

3. Wyjaśnij pojęcie: ciecz doskonała.

4. Opisz metodę pomiaru lepkości cieczy za pomocą wiskozymetru Ostwalda.

5. Podaj definicję lepkości. Jakie czynniki wpływają na lepkość - wymień je i krótko scharakteryzuj.

6. Kiedy ciecz ma współczynnik lepkości równy 1 paskalosekundzie?

7. Czym jest lepkość kinematyczna i w jakich jednostkach ją wyrażamy?

8. Dynamiczna lepkość wody w temperaturze 303 K wynosi 0,0008007 Pa∙s, a gęstość 0,9956 g/cm³. Oblicz płynność i kinematyczną lepkość wody w podanej temperaturze.

9. Oblicz lepkość bezwzględną  i względną _wz pewnej cieczy, jeżeli na tym samym wiskozymetrze czas przepływu wody t_w wynosił 155 s, a badanej cieczy o gęstości d = 1,22 g/cm³ (w temp. 293 K) wynosił
   t = 80 s. Odp.:  = 0,636 ^.10^-3 Pa ^. s, _wz = 0,630;

10. Oblicz, w jakim czasie t przepłynie przez wiskozymetr objętość V = 3,5 cm³ etanolu o gęstości d = 0,792 g/cm³, jeżeli czas spływu tej samej objętości wody w tym samym wiskozymetrze (w temp. 293 K) wynosił t_w= 155 s, _etanolu = 1,18^.10^-3 Pa ^. s, _wody = 1,00^.10^-3 Pa^. s. Odp.: t = 229 s.

11. Czas przepływu pewnej cieczy o gęstości 0,784 g/cm³ (w temp. 293 K) wynosi 72,5 s, a czas przepływu wody dla tego samego wiskozymetru wynosi 46 s. Oblicz lepkość bezwzględną i względną tej cieczy. Odp.:
    η = 1,25^.10^-3 Pa ^. s, _wz =1,24.

12. Pewien roztwór spływa przez kapilarę wiskozymetru w czasie 184 s, a taka sama objętość wody w czasie 152 s. Oblicz współczynnik lepkości roztworu, jeżeli jego gęstość wynosi 1,08 g/cm³, a lepkość wody w temp. pomiaru _w = 1,14 ^. 10^-3 Pa ^∙ s (gęstość wody przyjąć 1 g/cm³). Odp.:  = 1,49 ^. 10^-3 Pa^. s.

13. Na czym polega a/ laminarny, b/ turbulentny, c/ pośredni przepływ cieczy przez rury cylindryczne?

14. Woda płynie w kapilarze o średnicy 1^.10^-5 m z szybkością 10 m/s. Gęstość wody 1 g/cm³, lepkość
    1,01 ^. 10^-1 Pa^.s. Jaki to jest rodzaj ruchu?

15. Woda płynie rurą o średnicy 2 cm z szybkością 1 dm³/min. Oblicz liczbę Reynoldsa oraz określ rodzaj przepływu cieczy. Lepkość wody wynosi 1,05^. 10^-3 Pa∙s, a gęstość 1000 kg/m³.

16. Wyjaśnij pojęcia: ciecz niutonowska i nieniutonowska. Na czym polegają różnice między tymi cieczami?

17. Podaj słownie i za pomocą wzoru, co to jest napięcie powierzchniowe cieczy? Przedstaw molekularną interpretację napięcia powierzchniowego.

18. Jaka jest zależność napięcia powierzchniowego cieczy od temperatury? W jakiej temperaturze i dlaczego osiąga wartość równą zeru?

19. Jak rozpuszczenie substancji w cieczy wpływa na zmianę jej napięcia powierzchniowego?

20. Wyjaśnij pojęcia: a) substancje powierzchniowo (kapilarnie) bierne, b) substancje powierzchniowo (kapilarnie) czynne (aktywne).

---