Основы физической химии - Еремин В.В.
Скачать (прямая ссылка):
2-3. Один моль идеального газа, взятого при 25 °С и 100 атм, расширяется обратимо и изотермически до 5 атм. Рассчитайте работу, поглощенную теплоту, ЛЮ и ЛЯ.
2-4. Рассчитайте изменение энтальпии кислорода (идеальный газ) при изобарном расширении от 80 до 200 л при нормальном атмосферном давлении.
2-5. Какое количество теплоты необходимо для повышения температуры 16 г кислорода от 300 до 500 К при давлении 1 атм? Как при этом изменится внутренняя энергия?
2-6. Объясните, почему для любой термодинамической системы Ср > Ср-.
2-7. Чайник, содержащий 1 кг кипящей воды, нагревают до полного испарения при нормальном давлении. Определите V, 0, ЛЮ, ЛЯ для этого процесса. Мольная теплота испарения воды 40.6 кДжмоль-1.
2-8. Определите конечную температуру и работу, необходимую для адиабатического сжатия азота от 10 л до 1 л, если начальные температура и давление равны 26.8 °С и 101.3 кПа, соответственно.
2-9. Три моля идеального одноатомного газа (С;/ = 3.0 калмоль^К1), находящегося при Т1 = 350 К и р1 = 5 атм, обратимо и адиабатически расширяются до давления р2 = 1 атм. Рассчитайте конечные температуру и объем, а также совершенную работу и изменение внутренней энергии и энтальпии в этом процессе.
2-10. Система содержит 0.5 моль идеального одноатомного газа = 3.0 калмоль^К1) при р1 = 10 атм и V1 = 1 л. Газ расширяется обратимо и адиабатически до давления р2 = 1 атм. Рассчитайте начальную и конечную температуры, конечный объем, совершенную работу, а также изменение внутренней энергии и энтальпии в этом процессе. Рассчитайте эти величины для соответствующего изотермического процесса.
2-11. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для нагревания воздуха в квартире общим объемом 600 м3 от 20 °С до 25 °С. Примите, что воздух - это идеальный двухатомный газ (С^щ = 5/2 Я), а давление при исходной температуре нормальное. Найдите ЛЮ и ЛЯ для процесса нагревания воздуха.
2-12. Человеческий организм в среднем выделяет 104 кДж в день благодаря метаболическим процессам. Основной механизм потери этой энер-
38
Глава 1. Основы химической термодинамики
гии - испарение воды. Какую массу воды должен ежедневно испарять организм для поддержания постоянной температуры? Удельная теплота испарения воды равна 2260 Джг-1. На сколько градусов повысилась бы температура тела, если бы организм был изолированной системой? Примите, что средняя масса человека составляет 65 кг, а теплоемкость равна теплоемкости жидкой воды.
2-13. Один моль паров брома обратимо и изотермически сконденсировали в жидкость при 59 °С. Рассчитайте работу, теплоту, изменение внутренней энергии и энтальпии в этом процессе. Удельная теплота испарения брома при 59 °С равна 184.1 Джг-1.
2-14. Один моль идеального одноатомного газа вступает в следующий замкнутый цикл:
Процесс 1 — 2 - изотермический, 3 — 1 - адиабатический. Рассчитайте объемы системы в состояниях 2 и 3, а также температуры состояний 1, 2 и 3, считая стадии 1 — 2 и 3 — 1 обратимыми. Рассчитайте ЛЮ и ЛН для каждой стадии.
2-15. Придумайте циклический процесс с идеальным газом, состоящий из четырех стадий. Изобразите этот процесс в координатах р - У. Рассчитайте полное изменение внутренней энергии, а также теплоту и совершенную газом работу.
2-16. Один моль фтороуглерода расширяется обратимо и адиабатически вдвое по объему, при этом температура падает от 298.15 до 248.44 К. Чему равно значение Су?
2-17. Докажите соотношение, приведенное в табл.2.1 для работы обратимого адиабатического процесса.
2-18. Один моль метана, взятый при 25 °С и 1 атм, нагрет при постоянном давлении до удвоения объема. Мольная теплоемкость метана дается выражением:
Ср = 5.34 + 0.0115Т (кал-моль-1-К-1).
Рассчитайте ЛЮ и ЛН для этого процесса. Метан можно считать идеальным газом.
2-19. Один моль дифторметана (идеальный газ), взятый при 0 °С и 1 атм, нагрет при постоянном давлении до утроения объема. Рассчитай-
Глава 1. Основы химической термодинамики
39
те изменение энтальпии и внутренней энергии в этом процессе, если за-
висимость теплоемкости дифторметана от температуры имеет вид:
2-20. Выведите уравнение для обратимого адиабатического сжатия не-
идеального газа, если уравнение состояния одного моля газа имеет вид:
2-21. Используя уравнение состояния и первый закон термодинамики, выведите уравнение адиабаты для газа Ван-дер-Ваальса.
2-22. Четыре моля кислорода, находящиеся в объеме 20 л при температуре 270 К, подвергли адиабатическому расширению против внешнего давления 600 Торр до утроения объема. Рассчитайте конечную температуру, совершенную работу, изменение внутренней энергии и
2-23. Три моля идеального газа, находящиеся при температуре 200 К и давлении 2.0 атм, обратимо и адиабатически сжали до температуры 250 К. Рассчитайте конечные давление и объем, а также работу, изменение внутренней энергии и энтальпии. Изохорная теплоемкость газа равна 27.5 Джмоль-1К-1.
2-24. Определите изменение внутренней энергии одного моля гелия (идеальный газ) при нагревании от Т1 до Т2:
б) в изобарном процессе;
в) в адиабатическом процессе.
