задачник. Министерство образования республики беларусь учреждение образования

• Название: Министерство образования республики беларусь учреждение образования
• Анкор: задачник.docx
• Дата: 17.11.2017
• Размер: 192.54 Kb.
• Имя файла: задачник.docx
• Тип: Методическая разработка; #10273
• страница: 1 из 4

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«МОГИЛЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. А.А. КУЛЕШОВА»


А.В. Клебанов

М.А. Бандюк

ЗАДАЧНИК ПО ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ.

ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Методическая разработка

МОГИЛЕВ 2012
СОДЕРЖАНИЕ

1. 
   ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ..ИЗМЕНЕНИЕ ЭНТРОПИИ………………………………………………..3
   
2. 
   ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ………………………………………………...26
   
3. 
   ВАРИАНТЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ………………….49
   

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………50


ТЕМА 1. ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ.

ИЗМЕНЕНИЕ ЭНТРОПИИ

1. Энтальпия плавления льда при 0⁰С равна 6012 Дж/моль. Чему равна энтропия плавления льда? Найти энтропию льда при 0⁰С, если энтропия воды при этой температуре равна 63,34 Дж/моль∙К.

Ответ: 41,33 Дж/моль∙К

2. Энтропия жидкого ацетона при температуре кипения 56,2⁰С равна 213,31 Дж/моль∙К. Энтальпия испарения ацетона 29090 Дж/моль. Найти энтропию парообразного ацетона при температуре 56,2⁰С и давлении 1 атм.

Ответ:

3. Диоксид углерода CO₂ сублимирует при температуре -78,5⁰С и давлении 1 атм. Энтальпия сублимации 25230 Дж/моль. Чему равна энтропия сублимации?

Ответ:

4. Серое олово при температуре 13⁰С обратимо превращается в белое олова. Энтальпия превращения 20,92 Дж/моль. Чему равна энтропия превращения?

Ответ:

5. При температуре 95,5⁰С и давлении 1 атм. Ромбическая сера обратимо превращается в моноклинную. Энтальпия превращения 450 Дж/моль. Чему равна энтропия моноклинной серы, если энтропия ромбической серы при этой температуре 36,73 Дж/моль∙К

Ответ: 1,22 Дж/моль∙К

6. Молярная энтропия водорода при 25⁰С и 1 атм. Равна 130,62 Дж/моль∙К. Чему равна энтропия водорода при 100⁰С и 1 атм. , если теплоёмкость С_р(г)=28,85 Дж/моль∙К?

Ответ: 136,99 Дж/моль∙К

7. Энтропия CO при 25 и 1атм. равна 197,55 Дж/моль∙К. Чему равна энтропия CO при 200 и 50 атм., предполагая, что CO является идеальным газом?

Ответ: 207,1 Дж/моль∙К

8. Один моля кислорода расширяется до десятикратного увеличения объёма и одновременно охлаждается от 127 до 27 Чему равно изменение энтропии, если теплоёмкость С_р(г)=29,2 Дж/моль∙К

Ответ: 8,39 Дж/моль∙К

9. Энтропия NH₃ при 25 и 1 атм. равна 192,66 Дж/моль∙К. Зависимость теплоёмкости С_р от температуры выражается уравнением: С_р(г)= 29,80+25,48∙10^-3T-1,67∙10⁵T^-2 Дж/моль∙К. Чему равна энтропия аммиака при 500 и 10 атм.?

Ответ: 213,21 Дж/моль∙К

10. Найти изменение энтропии при переходе двух молей кислорода от объёма 30 л под давлением 3 атм. к объёму 15 л под давлением2 атм. Считать кислород идеальным газом.

Ответ: -23,49 Дж/моль∙К

11. Один моль идеального газа, занимающий объём 26 л, подвергается изотермическому расширению. Изменение энтропии 40 Дж/моль∙К. Каков конечный объём газа?

Ответ: 3191 л

12. 11,2 л азота нагревают от 0 до 100 и одновременно уменьшают давление от 1 до 0,01 атм. Найти изменение энтропии, считая азот идеальным газом.

Ответ: Дж/моль∙К

13. Один моль двухатомного идеального газа находится при 200 и 5 атм. В результате нагревания и сжатия газа температура стала 500, давление равно 10 атм. Найти изменение энтропии газа.

Ответ: Дж/моль∙К

14. При охлаждении 12 л кислорода от 200 до -40 °С давление повышается от до 6,0H/. Рассчитать изменение энтропии, если = 29,2 Дж/мольК (считать кислород идеальным газом).

Ответ: Дж/моль∙К

15. Определить изменение энтропии при превращении 2 г воды в пар при изменении температуры от 0 до 150°С и давлении I ат, если скрытая удельная теплота парообразования воды 2,255 кДж/г, мольная теплоемкость пара при постоянном давлении

Ср=30,13+11,3 10³Т, Дж/мольК.жидкой воды 75,30 Дж/мольК

Ответ:

16. Вычислить изменение энтропии при нагревании одного моля CdS от -120 до 0°С, если зависимость мольной теплоемкости от температуры выражается уравнением С_р=54,0+3,8,Дж/моль∙К

Ответ:

17. Найти изменение энтропии при нагревании 1 моля кадмия от 25 до 727⁰С, если температура плавления 321⁰С и энтальпия плавления 6109 Дж/моль. Теплоёмкость кристаллического и жидкого кадмия С_р(кр)=22,22+0,0123T Дж/моль∙К, С_р(ж)=29,83 Дж/моль∙К

Ответ: 44,78 Дж/моль∙К

18. Энтропия кристаллического хлорида натрия равна 72,13 Дж/моль∙К при Т=298,15 К и Р=1 атм. Найти энтропию расплавленной соли при температуре 850, если температура плавления 800а энтальпия плавления 31,0 Дж/моль∙К. Теплоёмкость NaCl в твёрдом и жидком состоянии равна:

С_р(кр)= 49,94+16,32∙10^-3T Дж/моль∙К

С_р(ж)=66,53 Дж/моль∙К

Ответ: 175,53 Дж/моль∙К

19. Вычислите изменение энтропии при нагревании 1 моля твёрдого брома от температуры плавления -7,32 до 100, если энтальпия плавления 10544 Дж/моль, энтальпия испарения 30710 Дж/моль, температура кипения 59. Теплоёмкость брома в жидком и парообразном состоянии равна:

С_р(ж)= 75,71 Дж/моль∙К

С_р(г)= 37,20+0,71∙10^-3T-1,19∙10⁵T^-2Дж/моль∙К

Ответ: 113,51 Дж/моль∙К

20. Энтропия жидкого бензола при 25 и 1 атм. равна 173,26 Дж/моль∙К. Найти энтропию газообразного бензола при 500 и 1 атм. , если энтальпия испарения бензола при температуре кипения 80,1 равна 30752 Дж/моль. Теплоёмкость жидкого и газообразного бензола выражается уравнениями:

С_р(ж)= 59,50+255,0 ∙10^-3T Дж/моль∙К

С_р(г)= -21,09+400,1∙10^-3T-169,9∙10^-6T^-2 Дж/моль∙К

Ответ: 395,752 Дж/моль∙ К

21. Вычислить изменение энтропии системы и окружающей среды при изотермическом затвердевании 1 моля меди, переохлаждённой ниже температуры плавления на 180 градусов. Температура плавления меди 1356 К, энтальпия плавления Δ_пл.H_{1356 K}=12970 Дж/моль. Теплоёмкость твердой и жидкой меди: С_р=22.64+6,28∙, Дж/моль∙ К

С_р= 31,38 Дж/моль∙ К

Ответ: 1,46 Дж/моль∙ К

22. Рассчитать разность между мольными энтропиями твёрдой и жидкой ртути при температуре -50. Температура плавления ртути -39, энтальпия плавления при этой температуре 2340 Дж/моль. Теплоёмкость жидкой и твёрдой ртути равна: С_р(кр)=29,71+6,69∙, Дж/моль∙ К

С_р(ж)= 26,9 Дж/моль∙ К

Ответ: -10,20 Дж/моль∙ К

23. Два сосуда объёмом 1 л каждый соединены трубкой с краном. В одном находится водород при 1 атм. и 20, в другом – гелий при 3 атм. и 100 . Найти изменение энтропии системы после открытия крана и достижения равновесной температуры, если стенки сосудов и трубки теплоизолированные от окружающей среды, Газы считать идеальными.

Ответ:

24. Вычислите изменение энтропии при плавлении 5 молейбензола, если температура плавления бензола равна 278.68 К, а теплота плавления 2,351 ккал/моль.

Ответ:

25. Определите изменение энтропии при превращении 2 гводы в пар при изменении температуры от 0 до 100 и давлении 1 атм., если скрытая удельная теплота парообразования воды равна 2,255 кДж/г.Мольная изобарическая теплоемкость жидкой воды в рассматриваемом температурном интервале постоянна и равна 75,30Дж/(моль К).

Ответ:

26. Определите изменение энтропии при нагреве I моля Аlот 25 до 600 , если для него в этом интервале теплоёмкость зависит от температуры следующим образом: С_р = 20,945 + 0,010728Т. (Дж/(моль К)).

Ответ:

27. Определите изменение энтропии при плавлении меди массой 63,5 г, если теплота плавления меди равна 12980 Дж/моль. а температура плавления меди 1083 °С.

Ответ: 9,57 Дж

28. Вычислите изменение энтропии при плавлении свинца массой 100 г, если температура плавления свинца 327,4 °С, а теплота плавления 5485 Дж/моль.

Ответ:

29. В двух сосудах одинаковой вместимости находится: в первом - азот массой 2,8 г, во втором аргон массой 4 г. Определите изменение энтропии при диффузии, возникающей в результате соединения сосудов с газами. Температура и давление постоянны.

Ответ:

30. Найдите изменение энтропии в процессе обратимого изотермического сжатия 1 моля кислорода от 1,013 10⁵до 10,1310⁵Па.

Ответ:

31. Вода массой 100 г при 25 °С превращена в пар с температурой 150 °С и давлением 1,01310⁵ Па. Вычислите изменение энтропии этого перехода, если удельная теплота испарения воды при 100 равна 2257 Дж/ г, удельная теплоемкость воды - 4,187 Дж/(гК), а удельная теплоемкость водяного пара при давлении 1,013 10⁵ Па равна 1,968 Дж/(гК).

Ответ:

32. Найдите изменение энтропии при переходе 3 молей кислорода от объема 0,0336 м³ под давлением 2,02610⁵ Па к объему 0,0672 м³ под давлением 1,013 10⁵ Па. Молярная теплоемкость кислорода С_р равна 29,37 Дж/(мольК), температура постоянна.

Ответ:

33. Определите разность энтропии 1г воды при 0 и 100 (давление нормальное), считая теплоемкость воды постоянной и равной 4,19 Дж/(гК).

Ответ:

34. Определите изменение энтропии при охлаждении 5 молей алюминия от 0 до -100 °С. Средняя массовая

теплоемкость алюминия в указанном интервале температур 0,8129 Дж/(гК).

Ответ:

35. Чему равно изменение энтропии 1 моля нафталина при нагревании от 0 до 80,4 °С (температура плавления), если теплота плавления 149,6 Дж/г, а средняя массовая теплоемкость кристаллического нафталина 1,315 Дж/(гК).

Ответ:

36. Рассчитайте суммарное изменение энтропии при нагревании 1 моля бензола от температуры плавления (5,49 °С) до полного испарения при температуре кипения (80,2 °С). Теплота плавления бензола 126,54 Дж/г, теплота парообразования 396 Дж/г, массовая теплоемкость бензола 1,94 Дж/(гК).

Ответ: 159,2 Дж/(мольК)

37. В 0,30 кг жидкого ацетона поместили серебряную ложку массой 53 г. Определите энтропию системы при 25.

Ответ: Дж/К

38. Вычислите изменение энтропии в процессе затвердения 1 моль переохлажденного бензола при 268 К, если при 278 К , , , , P=const=1,01∙ Па

Ответ:

39. Вычислить энтропию хлорид серебра при 870 К.

Ответ:

40. В одном из сосудов одинаковой вместимости 3 м³ находится 28 кг азота, а в другом 32 кг кислорода при одной и той же температуре. Вычислите изменение энтропии при диффузии в результате соприкосновения содержимого этих сосудов. Принять кислород и азот идеальными газами.

Ответ: Дж/моль

41. Определите ΔS для изобарического нагревания 1 моля азота от 300 до 1000⁰ К. С_р = 6,4492 + 1,4125 · 10^-3 Т – 0,807 · 10^-7 Т².

Ответ: кал·⁰К^-1·моль^-1.

42. Нормальная температура кипения бензола равно . Оцените мольную теплоту испарения бензола при этой температуре.

Ответ: 7400

43. Найти изменение энтропии при превращении двух молей льда, взятых при О°С р = 1 атм, в пар при 200 °С и 3 атм. Теплота плавления льда равна 332,2 Дж∙г^-1, теплота парообразования при 100 °С равна 2259 Дж∙г^-1. Удельная теплоемкость пара равна 1,87 Дж∙г^-1 ∙К^-1, воды - 4,184 Дж∙г^-1 ∙К^-1 .

Ответ: S= 306,32 Дж∙К^-1.

44. В одном из сосудов емкостью 0,1м³ находится кислород, в другом емкостью 0.4 м³ .В обоих сосудах температура 17^е С и давление 1,013∙10⁵ н/м².Найти изменение энтропии при взаимной диффузии газов из одного сосуда в другой при Р и Т=const. Считать оба газа идеальными.

Ответ:

45. Вычислить изменение энтропии в процессе изотермного расширения 2 моль метана от =101,3∙до =1,013∙ Газ считать идеальным.