81166 skan0097

100 Termodynamika chemiczna

3a:17. Jeden mol gazu doskonałego został ogrzany od 298 K do 373 K, przy czym jego objętość zmieniła się od 10 dm³ do 60 dm³. Porównać zmianę energii wewnętrznej gazu oraz wymienione z otoczeniem pracę i ciepło, gdy przemiana została dokonana w sposób odwracalny przez: a) izochoryczne ogrzanie, a później izotermiczne rozprężanie, b) izotermiczne rozprężanie, a później izochoryczne ogrzanie. Przyjąć, że średnia wartość C_v wynosi 21 J • K^-’ ■ mol^-1. Pokazać oba procesy na wykresie P-V. Odp. Q_a = 7,13 kJ; Q_h = 6,01 kJ.

3a:18. 1 mol jednoatomowego gazu doskonałego rozpręża się w sposób odwracalny od ciśnienia 10 atm i objętości 2 dm³ do ciśnienia 5 atm, A) izotermicz-nie, B) adiabatycznie. Przedstawić obydwa procesy na wykresie P-V. Obliczyć wartości Q, W, AU i AH dla obu przemian. Zaproponować proces C, który łącznie z przemianą B doprowadzi gaz do tego samego stanu końcowego, co proces A.

Odp. W_A = -1,40 kJ; W_B = -0,736 kJ.

3a:19. 1 mol gazu idealnego o cieple molowym C_v= 21,76 J • mol^-1 • K^_1 i temperaturze początkowej 7j = 298,15 K oraz ciśnieniu początkowymp_x = 1 atm poddano kolejno odwracalnym procesom: a) ogrzano w stałej objętości do T₂ = = 37j; b) rozprężono adiabatycznie do 7j; c) sprężono izotermicznie dop_x. Obliczyć Q, W, AU i zl/7dla poszczególnych etapów i całego procesu. Odp. c) W= 7,128 kJ.

3a:20. Jeden mol jednoatomowego gazu idealnego poddano kolejno następującym procesom

a)    ogrzano w stałej objętości Pj od temperatury 0°C do 100°C,

b)    rozprężono odwracalnie i izotermicznie do objętości równej 3V_h

c)    schłodzono pod stałym ciśnieniem do temperatury 0°C.

Obliczyć Q, W, AU i AH dla poszczególnych etapów i całego procesu.

Odp. a) Q = 1247 J; b) Q = 3408 J.

3a:21. Dwa mole gazu idealnego o cieple molowym C_v- 20,79 J • mol^-1 • Kr¹ poddano kolejno następującym procesom

a)    ogrzano od 25°C do 250°C pod stałym ciśnieniem p\ = 1,00 atm,

b)    rozprężono izotermicznie i odwracalnie do podwójnej objętości,

c)    schłodzono odwracalnie i adiabatycznie do 25°C.

Obliczyć Q, W, AU i AH dla każdego etapu oraz dla całego procesu. Jakie będzie końcowe ciśnienie gazu? Odp. Q._x = 13,1 kJ; W_sum = -19,1 kJ; p = 7,08 kPa.

3a:22. 1 mol gazu idealnego, zajmujący w 500 K objętość 5,000 dm³, rozszerza się adiabatycznie przeciwko stałemu ciśnieniu 1,00 atm do momentu, gdy jego ciśnienie spadnie do 2,00 atm. Znaleźć końcową temperaturę i objętość, jeżeli średnie ciepło molowe C_v w tym zakresie temperatur wynosi 21,00 J • moD¹ • KT¹. Odp. T₂ = 437,5 K; V₂ = 17,95 dm³.

3a:23. Obliczyć Q, W, AU i AH w procesie odparowywania 1 mola wody w temperaturze 100°C i pod ciśnieniem 1 atm. Ciepło parowania wody wynosi 2253,4 J • g"¹. Odp. W = -3102 J;AU= 37,49 kJ.