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.
Формат файла
Имя файла	задачник.docx
Тип	Методическая разработка #10273
страница	2 из 4

1 2 3 4

Ответ:

46. Рассчитать мольную энтропию окиси углерода при 200° С и 50,67∙10⁵ н/м², если энтропия при 25° С и 1,013∙10⁵ н/м²равна 197,9 дж/град∙моль, а зависимость мольной теплоемкости от температуры выражается уравнением

С_Р = 28,41+4,10∙10^-3T — 0,46∙10⁵T² дж/моль∙ град.

Ответ:

Дж/моль∙К

47. Найти изменение энтропии при нагревании I г∙атомкадмия от 25 до 727°С, если температура плавления 321°С и теплота плавления равна 6109 дж/г∙атом

= 22,22+ 12,30∙

T дж/моль∙град;

= = 29,83 дж/моль∙град.

Ответ: 44,78 Дж/моль∙К

48. Какому конечному объему отвечает изменение энтропии, равное 38,28 дж/моль∙град, если 1 мольидеального газа, занимающий в данных условиях 0,02м³,изотермически расширяется.

Ответ: 2 м³

49. Насколько изменится энтропия в процессе изотермического расширения

10 гкриптона от объема 0,05 м³ и давления 1,013∙10⁵ н/м² до объема 0,2 м³ и давления 0,2133∙10⁵ н/м²?.

Ответ:

50. Найти изменение энтропии при изотермическом сжатии 1 моль паров бензола при 80°С от 0,4053∙10⁵ до 1,013∙10⁵ н/м²с последующей конденсацией в охлаждением жидкого бензола до 60°С. Нормальная температура кипения бензола 80°С; мольная теплота испарения бензола 30,88 кдж/моль;удельная теплоемкость жидкого бензола 1,799 дж/г∙град.

Ответ:

Дж/моль∙град

51. Определить изменение энтропии в процессе сжижения 1 мольметана, если начальная температура равна 25°С, а конечная 111,8° К. Мольная теплота испарения метана при 111,8° К равна 8234,0 дж/мольи мольная теплоемкость

=35,79 дж/моль∙град.Вычислить работу сжижения метана, приняв к. п. д. равным 10%.

Ответ:-108,75; -143,11

52. Рассчитать изменение энтропии 1 мольбензола при переходе из жидкого состояния при 25°С в пар при 100°С, если теплота испарения бензола 393,3 дж/г и температура кипения бензола 80,2°С, мольная теплоемкость жидкого бензола равна С_р (ж) = 136,1 дж/моль∙град,а мольная теплоемкость паров бензола Ср(г) = - 33,90 + 471,87∙

-298,34∙

+ 70,84∙

дж/моль∙град.

Ответ: 107

53. Вычислить возрастание энтропии 1 мольброма Вr₂. взятого при температуре плавления —7,32°С, и переходе его из твердого состояния в пар при температуре кипения 61,55°С; мольная теплоемкость жидкого брома

Ср(ж) = 0,4477 дж/г∙град; теплота плавления 67,72 дж/г;теплота испарения 182,8 дж/г.

Ответ:

54. Определить увеличение энтропии 1 моля кристаллического магния при нагревании от 300 до 800 К при постоянном давлении, если теплоёмкость магния равна С_р(кр)= 22,3+10,64∙10^-3T-0,42∙10⁵T^-2, Дж/моль∙К

Ответ:

Дж/моль∙К

55. Определить увеличение энтропии 1 моля азота при нагревании от 25 до 1000⁰С: а) при постоянном давлении; б) при постоянном объёме. Зависимость теплоёмкости от температуры выражается уравнением С_р=27,88+4,27∙10^-3T Дж/моль∙К

Ответ: 44,64 Дж/моль∙К; 32,56 Дж/моль∙К

56. Как изменится энтропия 1 моля гелия при нагревании его от 20 до 70 °С, если объем газа при этом изменится от 24 до 28,1 л?

Ответ:

57. Средняя массовая теплоемкость железа в пределах температур 0 - 200 °С равна 0.486 Дж/(г

К). Определите изменение энтропии при нагревании 1 кг железа oт 100 до 150 °С.

Ответ:

58. Вычислите изменение энтропии при нагревании 1 кг свинца от температуры его плавления (327,4 °С) до 800

. Теплота плавления свинца 24,8 кДж/кг, а теплоемкость жидкого свинца в интервале температур 327 - 1000 °С равна 0,1415 кДж/(кг

К).

Ответ:

59. Вычислите изменение энтропии при нагревании 16кг О₂ от 273 до 373К:

1) при постоянном объёме;

2) при постоянном давлении.

Считать кислород идеальным газом

Ответ: 3243,6; 4539,4 Дж/К.

60. Рассчитайте изменение энтропии при нагревании 58,82 кг В₂О₃ от 298 до 700К, теплоемкость В₂О₃ С_р⁰=36,5525+106,345*10^-3Т Дж/(моль*К).

Ответ: 62153,7 Дж/К.

61. Бромбензол кипит при 429,8К, его теплота парообразования при этой температуре 241,9∙10³ Дж/кг. Рассчитайте изменение энтропии при испарении 10 кг бромбензола.

Ответ: 6993,4 (Дж/К)

62. Вычислите изменение энтропии при охлаждении 12∙10^-3кг (12 г) кислорода от 290 до 233К и одновременном повышении давления от 1,01∙10⁵ до 60,6∙10⁵ Па, если Ср=32,9 Дж/(моль∙К).

Ответ: 47,81 Дж/(моль∙К).

63. Рассчитать изменение энтропии в процессе нагревания 1 моля ртути от -77°С до 25 °С. Теплота плавления ртути при t = -38,9 °С равна 11,58 Дж

г^-1; удельная теплоемкость твердой ртути С_т = 0,138 Дж

г^-1

К^-1, жидкой ртути

С_ж = 0,140 - 2,86

10 ^-6Т Дж

г^-1

К^-1 .Атомный вес ртути равен 200,6.

Ответ:

S = 21,56 Дж

моль^-1

К^-1.

64. Определить изменение энтропии, если 0,0112 м³ азота нагреваются от 0 до 50°С. Одновременно давление уменьшается от 1,013∙10⁵ до 1,013∙10³ н/м². Теплоемкость равна 29,29 дж/моль∙град.

Ответ:

65. Как изменится энтропия при нагревании 1 мольхлорида натрия от 25°С до 1073° К, если температура его плавления 800°С, удельная теплота плавления 516,7 дж/г. Мольная теплоемкость

(т) = 45,96+ 16,32∙

дж/моль∙град.

Ответ:

66. Найти изменение энтропии при нагревании 1 мольацетона от 25 до 100°С, если удельная теплоту испарения ацетона равна 514,6 дж/г,температура кипения равна 56°С, мольные теплоемкости жидкого ацетона

С_Р(ж)= 125 дж/моль∙град, паров ацетона Ср(г) = 22,47 + 201,8∙

63,5∙

дж/моль∙град.

Ответ:

67. Рассчитать изменение энтропии при нагревании 2 мольметанола от 25 до 100°С, если удельная теплота испарения СН₃ОН 1100,4 дж/г,температура кипения 64,7° С, мольные теплоемкости жидкого метанола С_Р(ж) = 81,56 дж/моль∙град и паров метанола

С_Р(г)= 15,28+ 105,2∙10 ^-3T—31,04∙

дж/моль∙град.

Ответ:

дж/моль∙град.

68. Определить изменение энтропии при нагревании 1 мольэтанола от 25 до 100°С, если удельная теплота испарения С₂Н₅ОН 863,6 дж/г,температура кипения 78,3°С, мольные теплоемкости жидкого этанола С_Р(ж)= 111,4 дж/моль∙град, и паров этанола Ср(г)= 19,07 + 212,7∙10^-3T-108,6∙10^-6

+ 21,9∙

дж/моль∙град.

Ответ:

69. Найти изменение энтропии при нагревании 1 мольтолуола от 25 до 150°С, если удельная теплота испарения толуола 347,3 дж/г, температура кипения 110,6°С, мольные теплоемкости жидкого толуола С_Р(ж) = 166 дж/моль∙гради паров толуола С_Р (г) = - 33,88 +557,0∙10^-3T-342,4∙10^-6

+79,87∙10^-9

дж/моль∙град.

Ответ:

70. Как изменится энтропия при нагревании I мольмоноклинной серы от 25 до 200°С, если удельная теплота плавления моноклинной серы 45,19 дж/г,температура плавления 119,3°С, мольные теплоемкости жидкой серы

С_Р (ж) = 35,73 +1,17∙

— 3,305 • 10⁵

дж/моль∙град и твердой серы

С_Р(т) = 23,64 дж/моль∙град.

Ответ:

71. Определить изменение энтропии 1 мольхлорида натрия при нагревании от 20 до 850° С, если известно, что мольная теплоемкость твердого хлорида натрия составляет Ср(т) = 45,94+ 16,32∙10^-3T дж/моль∙град идля жидкого соединения С_Р(ж) = 66,53 дж/моль∙град; теплота плавления 31,0 кдж/моль; температура плавления 800° С.

Ответ:

72. Рассчитать прирост энтропии при смешении 250 см³ азота с 500 см³ кислорода при 1067 гПа и 27

. Чему равнялась бы работа при обратном смешении газов?

Ответ: 0,17 Дж/моль

73. Вычислить изменение энтропии при смешении 10 л водорода с 5 л метана, если исходные газы и образующаяся смесь газов находятся при 25

и 100 гПа.

Ответ: 0,32 Дж/моль

74. Вычислить изменение энтропии при разделения 1 моль воздуха при 1 атм. на чистые кислород и азот. Принять, что в воздухе 21% об. Кислорода и 79% об. азота.

Ответ: -4,27 Дж/моль∙ К

75. Рассчитайте изменение энтропии при смешивании 1 моля водорода с 1 молем азота при н.у.

Ответ:

76. В двух сообщающихся сосудах, разделенных перегородкой, находится 1 моль азота и 2 моль кислорода. Перегородку вынимают, газы смешиваются. Рассчитайте изменение энтропии

, если исходные температуры и давления одинаковы, а объёмы различны;

;

.Конечное давление смеси равно исходному давлению газа.

Ответ:

77. Смешали 1 моль аргона, взятого при

, с 2 моль азота, взятого при

. Исходные давления компонентов и конечное давление смеси одинаковы. Вычислите температурную составляющую энтропии смешения. Теплоёмкость аргона

=20,8 Дж/моль

и азота

Ответ:

78. Рассчитайте изменение энтропии в процессе смешения 5 кг воды Т₁=353К с 10 кг воды при Т₂=290К. теплоемкость воды считать постоянной и равной 4,2 Дж/(моль∙К).

Ответ: 15,3 Дж/(моль∙К).

79. Определите изменение энтропии при смешении 1 моль аргона, взятого при T_Ar = 293 К и

= 1,0133 • 10⁵ Па с 2 моль азота, находящегося при

= 1,0133

10⁵ Па и

= 323 К. Давление смеси равно Р_см = 1,0133∙10⁵ Па. Принять аргон и азот идеальными газами, а теплоемкость каждого газа — величиной, постоянной в указанном интервале температур и равной для азота С_v = 20,935 Дж/(моль∙К), для аргона С_v= 12,561 Дж/(моль∙К).

Ответ: 15,341 Дж/моль

80. Определить

для смешивания 1 моля азота с 3 молями кислорода при

и общем конечном давлении 1 атм. Начальное давление каждого газа 1 атм.

Ответ:

81. Найти изменение энтропии при расширении 2 молей водорода, которые при давлении 2 атм занимают объем 30 л, до давления 1 атм и объема 100 л. Изобарная теплоемкость водорода С_р при этих условиях равна 29,3 Дж∙моль¹∙К^-1.

Ответ: ΔS = 41,74 Дж∙К^-1

82. 2 моля N₂ и 1 моль O₂, находящиеся при 27 °С и 1 атм, смешиваются. После этого газовая смесь нагревается до 827 °С и сжимается до 5 атм. Найти изменение энтропии системы, если средние мольные теплоемкости (С_p) N₂ и 0₂ равны, соответственно, 29,58 и 32,97 Дж∙моль^-1∙К^-1.

Ответ: ΔS = 95,40 Дж ∙К^-1

83. Вычислить изменение энтропии при смешении 0,0001 м³кислорода с 0,0004 м³азота при постоянной температуре 17° С и давлении 1,013∙10⁵ н/м².

Ответ:

84. Смешаны 0,002 м³ гелия и 0,002 м³ аргона при 27°С и 1,013∙10⁵ н/м²каждый. После изотермного смешения полученная газовая смесь нагрета до 327°С при постоянном объеме. Вычислить общее возрастание энтропии, учитывая, что мольная теплоемкость обоих газов одинакова и равна

C_v(г)= 12,55 дж/моль∙град.

Ответ: 2,3

85. Вычислить изменение энтропии при разделении I мольвоздуха при 1,013∙10⁵ н/м²на чистые кислород и азот (принять состав воздуха 21 об. % кислорода и 79 об. % азота).

Ответ:

86. Рассчитать энтропию реакции 2H₂(г)+CO(г)→CH₃OH(г) при температурах 298,15 и 1000К, используя абсолютные энтропии соединений при Т=298,15 и р=1атм.:S⁰_сн3_OH=239,76 Дж/моль∙ К, S⁰_H₂=130,52 Дж/моль∙ К, S⁰_СО=197,55 Дж/моль∙ К.

Зависимость теплоёмкости от температры выражается уравнениями:

С_р(CH₃OH)=

Дж/моль

С_р(H₂)=

Дж/моль

С_р(CO)=

Дж/моль

Ответ:

; -218,83 Дж/ К

87. Рассчитайте энтропию реакции CaCO₃(кр)→CaO(кр)+CO₂(г) при температурах 298,15 и 1200 К, используя абсолютные энтропии соединений при Т=298,15 и р=1атм.: S⁰_CaO=38,07 Дж/моль∙К, S⁰_CO₂=213,66 Дж/моль∙К, S⁰_CaCO₃=91,71 Дж/моль∙К. Зависимость теплоёмкости соединений от температуры следующая:

С_р(CaO)=

Дж/моль

С_р(_CO₂)=

Дж/моль

С_р(_CaCO₃)=

Дж/моль

Ответ: 160,02Дж/К;

88. Рассчитать энтропию реакции 2NaHCO₃(кр)→Na₂CO₃(кр)+H₂O(г)+CO₂(г) при температурах 298,15 и 500К на основании абсолютных энтропий веществ при Т=298,15К и р=1атм.: S⁰_Na₂_CO₃=138,80 Дж/моль∙К, S⁰_H₂_O=188,72 Дж/моль∙К, S⁰_CO₂=213,66 Дж/моль∙К, S⁰_NaHCO₃=102,10 Дж/моль∙К. Теплоёкость участников реакции равна: С_р(Na₂CO₃)=

Дж/моль

С_р(H₂O)=

Дж/моль

С_р(CO₂)=

Дж/моль

С_р(NaHCO₃)=

T Дж/моль

Ответ: 336,98Дж/К;

89. Энтальпия плавления льда при 0

равна -6013 Дж/моль. Теплоёмкость С_р льда и воды соответственно равна 37,24 и 75,30 Дж/моль∙ К. Найти изменение энтальпии и энтропии для процесса:

H₂O (ж; -10

; 1 атм.) H₂O (кр; -10

; 1 атм.)

Ответ: -20,59 Дж/моль∙ К; -5632

90. Вычислите изменение энтропии для реакции С₂Н₂+ 2Н₂ = C₂H₆в стандартных условиях при температуре 298 К.

Ответ:

91. Вычислите изменение энтропии

S° при стандартных условиях для реакций:

2H₂S+S0₂=2H₂O₍_ж₎ + 3S;

Zn + H₂S0₄ = ZnS0₄ + Н₂;

СН₄ + 20₂ = СО₂ + 2Н₂0_(пар)

Ответ: (-423,82; 56,71; -5,17 (Дж/К)

92. Вычислите изменение энтропии

S° при стандартных условиях для реакций:

2С₂Н₅С1 + 2Na = С₄Н₁₀ + 2NaCI,

2CH₃OH = CH₃-O-CH₃ + Н₂0_(ж),

С₂Н₅ОН + СНзСООН = Н₃СООС₂Н₅ + Н₂0_(ж).

Ответ: (-197,72; 8,40 (Дж/К))

93. Газообразные водород и хлор при 25

поступают в реактор синтеза хлороводорода, где взаимодействуют при 725

по реакции:

. Определите изменение энтропии системы, начиная с момента поступления газов в реактор, если их объёмный расход одинаков.

Ответ:

Дж/К

94. Определите изменение энтропии для реакции

Cd+2AgCl=CdCl₂+2Ag

Если проводить её в гальваническом элементе при 1,0133

Па и 298,2 К, ЭДС элемента компенсируется приложенной извне и равной 0,6753 В. Стандартные теплоты образования хлоридов кадмия и серебра соответственно равны -389,0 и -126,8 кДж/моль

Ответ:

95. Определите стандартное изменение энтропии при 298 К для следующих реакций:

MgO+H₂=H₂O_ж+ Mg (1)

C+CO₂=2CO (2)

2SO₂+O₂=2SO₃(3)

FeO + CO=Fe+CO₂(4)

Ответ: -54,96Дж/моль∙К; 23,45 Дж/моль∙К; -140,45 Дж/моль∙К; -17,39 Дж/моль∙К

96. Определите стандартное изменение энтропии при 298К для следующих реакций:

MgO+ Н₂= Н₂О_(ж)+Mg (1)

C + CО₂= 2CO (2)

2SО₂ + О₂= 2 SО₃(3)

FeO+CO=Fe +CО₂ (4)

Ответ: -54,64; 181,4; -16,4; -17,46 Дж/(моль∙К).

97. Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за один цикл работу 80 кДж. Температура термостатов соответственно равна 100 и 0⁰С. Найти : а) количество теплоты, получаемым рабочим телом за один цикл от нагревателя; б) количество теплоты, передаваемое за каждый цикл холодильнику; в) КПД цикла.

Ответ: 298,4 кДж; 218,4 кДж; 0,2681

98. Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. Определить КПД цикла, если известно, что за один цикл произведена работа 5 кДж и холодильнику передано 25 кДж тепла.

Ответ: 0,167

99. Идеальная холодильная машина Карно передаёт тепло от холодильника с водой при 0⁰С к холодильнику при 100⁰С. Какое количество воды надо заморозить в холодильнике, чтобы превратить в пар 3 кг воды в кипятильнике? Энтальпия плавления льда и испарения воды соответственно равны 6,02 и 40,30 кДж/моль.

Ответ: 14699,2 г.

100. Тепловой насос (холодильная машина) работает обратимо между 0⁰С и температурой t. Она потребляет энергию 1000 Дж и отдаёт в окружающую среду 10 000 Дж. Чему равна температура t ? Определить теплоту, которую отнимает холодильная машина от охлаждаемого тела при температуре 0⁰С.

Ответ: 303,5 К; 9000 Дж

101. Холодильная машина по производству льда работает между температурами 0 и 25⁰С. Она замораживает воду. Взятую при 0⁰С. За 8 часов работы было получено 100 кг льда и при этом в окружающую среду при 25⁰С выделилось 40 000 кДж. Какое количество электроэнергии необходимо для работы холодильной машины? Сколько электроэнергии понадобилось бы для работы идеальной холодильной машины для получения такого же количества льда? Энтальпия плавления льда 6013 Дж/моль.

Ответ: 3059,1 кДж; 40000 кДж

102. На рис.(а) дано классическое изображение цикла Карно в координатах P-V. Цикл Карно можно также представить в координатах S-T рис.(б).а) Какие процессы отражают кривые А, В, С, D на рис. (а). Указать соответствующие этим процессам отрезки прямых на рис. (б). б) Предположим, что идеальная тепловая машина работает между температурами T₁ и T₂, причём T₂=300 К. за один цикл совершает работу 5000 Дж. Изменение энтропии газа для отдельных стадий цикла показано на рис. (б). Рассчитать теплоту Q₁, которая поступает к машине от нагревателя, и теплоту Q₂, которую машина отдаёт холодильнику. Чему равна температура нагревателя T₁?

Ответ:

;

103. Определите максимальную работу, которую можно получить, если к воде при 100°С подводится 4000 Дж теплоты, а температура конденсата 20 °С.

Ответ: 858 Дж

104. В термостате поддерживается температура 96,6 °С. Температура воздуха в комнате 26,9 °С. Потеря теплоты через изоляцию термостата за некоторый промежуток времени составляет 4187 Дж. Найдите общее изменение энтропии.

Ответ:

105. Рассчитайте КПД идеальной машины Карно, получающей пар при 140 °С и выпускающей его при 105 °С.

Ответ:

106. Максимальная температура в двигателе внутреннего сгорания 1800 °С, а минимальная, с которой газы выходят из цилиндра машины, 300 °С. Определите максимально возможный термический КПД, если двигатель будет работать по циклу Карно.

Ответ:

107. К газу при круговом процессе подведено 270 кДж теплоты. Термический КПД равен 0,48. Определите работу цикла и количество теплоты, отданное теплоприемнику.

Ответ: 129,6 кДж; 140,4 кДж

108. В результате осуществления кругового процесса получена работа, равная 70 кДж, а отдано теплоприемнику 47 кДж теплоты. Определите термический КПД цикла и количество теплоты, сообщенное рабочему телу от теплоотдатчика.

Ответ: 59,82 %; 117кДж

109. Идеальная машина Карно, работающая в интервале между 350 и 50 °С, дает 33,52 кДж работы за цикл. Какое количество теплоты сообщается машине и отдается теплоприемнику за этот же цикл?

Ответ: 69,61 кДж; 36,09 кДж

110. В обратном цикле Карно от теплоотдатчика при 0 °С отнимается 419 кДж теплоты и передается теплоприемнику с температурой 77 °С. Определите работу, расходуемую на осуществление этого цикла.

Ответ: -118,1 кДж

111. В цикле Карно 1кг воздуха в пределах температур 800-273 К совершает работу, равную 50,28 кДж. Определите КПД цикла и количество отведенной теплоты.

Ответ: 65,88 %; 26,05 кДж

112. Сравните термодинамическую эффективность паровой машины и машины, работающей на ртутном паре, если котел первой имеет температуру 200 °С, второй 460 °С, а холодильник каждой из машин имеет температуру 30 °С.

Ответ: 1,6

113. Практический коэффициент полезного действия (КПД) двигателя внутреннего сгорания равен

28%. Насколько можно повысить КПД этого двигателя, если температура газов сгорания в его цилиндрах равна 1200 К, а температура выхлопных газов - 400 К?

Ответ: 38,7 %

114. Спиральный электронагреватель за сутки расходует на обогрев помещения 86,4 кВт∙ч электроэнергии. Сколько энергии может быть сэкономлено, если этот нагреватель заменить тепловым нососом? Температуру обогреваемого помещения принять равной 18

, а температуру уличного воздуха принять равной минус 25

.

Ответ:

кВт∙ч/сут.

115. Идеальная машина Карно, работающая в интервале температур от 200 до 300К, превращает в работу теплоту, равную 83,8 Дж. Какое количество теплоты отдано резервуару при 200К?

Ответ: -167,6 Дж

116. Какое количество теплоты будет превращено в работу идеальной машины Карно, работающей при температуре между 200 и 100 К, если она получит при 200 К сколько же теплоты, сколько получает машина в задаче 1 при 300 К?

Ответ:-129,7 Дж

117. При начальной температуре 348К 1 моль Н₂по циклу Карно сначала расширяется до двойного объёма изотермически, затем расширяется до учетверенного первоначального объёма адиабатически, затем сжимается изотермически до такого объёма, чтобы при последующем адиабатическом сжатии вернутся в исходное положение. Вычислите работу каждой части цикла и КТД цикла γ=1,4.

Ответ: 2005,5; 1519,83; -1751,6; 1751,6 (Дж)

118. Вычислите максимальный теоретический коэффициент полезного действия обратимой тепловой машины, работающей между 25 и 100⁰К.

Ответ:

119. Рассчитайте стандартную энтропию этилена, если температуры и теплоты фазовых превращений этилена соответственно равны:

. Зависимость теплоёмкости от температуры см. в таблице

Ответ:

120. Установите, осуществима ли при V=const и 298 К реакция Ag+n

AgCl(тв)+(n-

, использовав свойства энтропии.

121. Рассчитайте давления, при которых графит и алмаз находятся в равновесии для интервала температур 298—4000 К. При расчете используйте следующие данные для равновесия С (графит)

С (алмаз):

T,K	Дж/моль	Дж/(г	Дж/моль	Дж/(г			,см³
298 1400	18 967,3	—3,364 —4,853	2903,7	2,602 0.418			—1,92 —1.90

122. 2 моля идеального одноатомного газа при начальном давлении 1 атм и

были проведены через следующий цикл, все стадии которого обратимы: изотермическое сжатие до 2 атм ( I ); изобарическое нагревание до

( II ), возвращение в начальное состояние по пути

(a и b - постоянные) ( III ). Изобразите цикл на диаграмме P – T и вычислите

рабочего тела для каждой стадии цикла.

Ответ:

;

123. 1 г жидкой воды при 100

и исходном давлении 1 атм. ограничен объёмом, в котором отсутствует пар. Затем был открыт клапан и вода испарилась в эвакуированное пространство, причём конечное давление равно 0,10 атм. Вся аппаратура находилась в тепловом резервуаре при 100

испарения воды при 100

. Составляет 540

. Примите, что пар является идеальным газом и что объём жидкости незначителен в сравнении с объёмом пара. Найдите q и

для а) воды; б) резервуара; в) и всей системы; г) опишите обратимый процесс, в котором вода может быть приведена к тому же конечному состоянию. Покажите, почему конечное состояние системы после обратимого процесса будет отличаться от неё состояния после действительно проведенного процесса.

Ответ:

;

124. При начальной температуре 373 К 1 моль кислорода совершает цикл в идеальной машине Карно. Сначала он расширяется изотермически до двукратного объёма, затем расширяется адиабатически до трёхкратного объёма (по сравнению с первоначальным), затем сжимается изотермически до такого объёма, чтобы в результате последующего адиабатического сжатия вернуться к первоначальному состоянию. Приняв

, рассчитайте работу, совершенную газом в каждом части цикла; работу, произведенную за счёт теплоты в цикле, и КПД цикла.

Ответ:

;

; 321,2 Дж;

125. Для реакции Ag+

вычислите теплоту обратимого процесса. Сведя данные справочника и результаты вычислений в таблицу, покажите что

не зависят от пути процесса, а

и количество выделяющейся теплоты Q зависят. Максимальная полезная

Ответ:

126. 200г олова [теплоемкость 6,1 кал ·(г∙атом)^-1] с исходной температурой 100⁰С и 100г воды (теплоемкость 18 кал·моль^-1) с исходной температурой 25⁰С погружены вместе в калориметр. Приняв, что теплоемкость постоянна и что тепло не было потеряно или получено от окружающей среды или калориметра, найдите а) конечную температуру системы, б) изменение энтропии для олова, для воды и для олова и воды вмести.

Ответ: 31,9⁰C; 8,95

127. Коэффициент полезного действия цикла холодильной установки

где Т₁ и Т₂ – температуры холодильных камер и окружающей среды соответственно, q₁-теплота, отводимая от холодильных камер, w-потребляемая работа. а) Определите максимальную величину ω для холодильной установки, которая работает между 25 и -5⁰С в окружающую среду с температурой 25⁰С.

Ответ:

;

кал.

128. Тепловой насос является, в сущности, обратным холодильником, т.е. он использует тепло окружающей среды при низкой температуре Т₁ на нагревание системы при высокой температуре (перекачивает тепло). Таким образом, этот тепловой насос может использоваться для обогрева помещений путем передачи тепла от холодного открытого воздуха к теплому внутреннему помещению. Преимущество этого метода перед обычным методом нагревания состоит в том, что максимальный коэффициент полезного действия холодильника намного больше, чем в случае обычных методов нагревания.

Ответ: в 6 раз

129. Процесс А: 1 моль одноатомного идеального газа расширяется изотермически в вакуум при 300 К от начального объёма 10 л до конечного объёма 20л.

Процесс Б: 1 моль этого газа расширяется изотермически и обратимо при 300 К от объёма 10 л до объёма 20 л. А) Для каждого процесса рассчитайте q, w,

. б) Опишите процесс, благодаря которому газ мог бы возвратиться в исходное состояние после каждого из процесса А и Б. Покажите, как окружающая среда может быть возвращена в исходное состояние после одного из процессов и почему она не может быть возвращена в исходное состояние после другого процесса.

Ответ: А-

; Б-

;

130.Вычислите энтропии CO₂ при стандартных условиях (T=298,15K;1атм.) на основанииследующих данных:

T,K 15 25 50 75 100 125 150

C_p,Дж/моль∙К 2,928 9,205 25,94 34,73 39,33 44,35 48,12

T,K 175 200 225 250 275 300

C_p,Дж/моль∙К 51,04 25,00 29,30 32,74 35,33 37,28

Температура сублимации диоксида углерода при р=1атм. равна 194,7К, энтальпия сублимации 25 230 Дж/моль.

131.Вычислите энтропию аммиака при стандартных условиях (T=298,15K,р=1атм.) на основании следующих данных:

T,K 15 25 50 75 100 125 150

C_p,Дж/моль∙К 0,836 3,347 11,30 18,41 25,94 32,64 38,49

T,K 175 200 225 235 243 253 263 273

C_p,Дж/моль∙К 44,77 52,30 53,97 54,81 34,39 34,60 34,81 35,02

T,K 283 293 303

C_p,Дж/моль∙К 35,27 35,52 35,77

Аммиак плавится при Т=195,4К, энтальпия плавления 5657 Дж/моль. Температура кипения аммиака 239,7К, энтальпия испарения 23351 Дж/моль.

132. Вычислить энтропию воды при стандартных условиях (T=298,15K;1атм.) на основанииследующих данных:

Т,К 10 40 80 120 160 200 240

C_p,Дж/моль∙К 1,674 6,276 13,39 19,25 23,01 28,03 33,05

Т,К 260 293 313

C_p,Дж/моль∙К 36,82 75,73 75,31

Лёд плавится при Т=273,15К. энтальпия плавления льда 6015 Дж/моль.

133.Вычислите энтропию метана при стандартных условиях (T=298,15K;1атм.) на основании следующих данных:

Т,К 15 20 30 40 50 60 70 80

C_p,Дж/моль∙К 9,832 43,93 24,48 29,08 32,64 35,56 38,07 40,79

Т,К 90 100 110 203 223 263 303

C_p,Дж/моль∙К 43,30 56,48 56,90 29,46 30,92 33,72 36,36

У твёрдого метана имеется фазовое превращение при Т=20,4 К, энтальпия которого равна 76 Дж/моль. При 90,6 К метана плавится, энтальпия плавления 937Дж/моль. Температура кипения метана 111,8 К, энтальпия испарения 8234 Дж/моль.

134. Вычислите энтропию азота при стандартных условиях (T=298,15K;1атм.) на основании следующих данных:

Т,К 15 20 25 30 35 40 50

C_p,Дж/моль∙К 11,72 20,50 27,61 34,31 45,19 38,49 40,17

Т,К 60 65 70 75 100 150 200 300

C_p,Дж/моль∙К 41,84 56,07 56,90 57,32 29,12 29,12 29,12 29,12

У твёрдого азота при Т=35б6 К имеется фазовый переход, энтальпия которого 229 Дж/моль. При Т=63,14 К азот плавится, энтальпия плавления 721 Дж/моль. Температура кипения азота 77,3 К. энтальпия испарения 5577 Дж/моль

135. Вычислите энтропию кислорода при стандартных условиях (T=298,15K;1атм.) на основании следующих данных:

Т,К 15 20 30 40 45 50 60

C_p,Дж/моль∙К 7,113 15,06 27,61 41,00 46,02 46,02 55,23

Т,К 70 80 90 200 300

C_p,Дж/моль∙К 55,65 56,07 56,48 29,12 29,37

У твердого кислорода имеются два фазовых превращения при 23,7 К и 43,6 К. Энтальпии фазовых превращений соответственно равны 94 и 743 Дж/моль. При температуре 54,4 К кислород плавится, энтальпия 44 Дж/моль. Температура кипения кислорода 90,13 К, энтальпия испарения 6816 Дж/моль.

МНОГОВАРИАНТНЫЕ ЗАДАЧИ

136. Определить изменение энтропии при протекании реакции при давлении 1,013∙10⁵ н/м²и 25°С, а также теплоту реакции обратимого процесса и сделать вывод о возможности протекания самопроизвольного процесса.

Но мер задачи	Реакции		кдж/ моль
1	РЬ (т) + 2AgCl (т) =PbCI₂ aq+2Ag(т)	0,490	-105,5
2	Hg₂Cl₂ + 2КВг = Hg₂Br₂ + 2KCl	0,128	-29,54
3	Pb + Hg₂CI₂ (т) =РЬСl + 2Hg	0,394	-128,98
4	Cd+2AgCl (т) = CdCl + 2Ag	0,625	-136,4
5	TI (т) + AgCl (т) = ТlСl (т) + Ag	0,558	-78,17
6	2Ag+Hg₂Cl₂(т)=2AgCl+2Hg	0,046	+ 11,25
7	Hg₂CI₂(t) + 2KOH aq=Hg₂0 (т) +2KC1 (т) + H₂0	0,1542	+ 13,73
8	CuAc₂ aq + Pb = PbAc₂ aq + Cu	0,4764	+69,09
9	Zn + CuS0₄ aq = Cu + ZnS0₄ aq	1,100	-207,1
10	Ag (т) +(т) =Agl (т)	0,688	-64,2
11	Ag+ (ж)=AgBr	0,994	-99,16
12	2Hg + Вг₂ (ж) = Hg₂Br₂	0,925	-206,77
13	2Hg + Сl₂ (г) = Hg₂Cl₂	1,092	-264,85
14	Pb (т) + (т) = Pbl₂ (t)	0,662	-175,1
15	PbO₂(t) + Pb (t) + 2H₂S0₄ aq = 2PbS0₄ (t) + 2H₂0	1,581	-608,68
16	Cd (t) + CI₂ (r) = CdCl₂ (т)	1,763	-389,0
17	Cd (т) + Вг₂ (ж) = CdBr₂ (t)	1,468	-314,5
18	Cu (t) + Cl₂ (r) =CuCl (т)	1,023	-205,9
19	Cu (t) + (т) =Cul (т)	0,025	-695,3
20	Cu (t) +1/2 Br₂ (ж) = CuBr (т)	0,544	-105,1
21	Cu(t) +1/2 Cl₂ (r) =CuCI(t)	0,839	-134,7
22	Mg (т) + Cl₂ (r) = MgCI₂ (т)	3,723	-134,7
23	Ni (t) + Cl₂ (r) =NiCl₂ (t)	1,610	—315_,9
24	Zn (т) + Сl₂ (г) =ZnCl₂(т)	2,123	—415,9
25	Fe (т) + С1₂ (г)=FeCl₂(т)	1,800	—342,7
26	Ва(т) +С1₂ (г)=BaCl₂ (т)	4,259	—859,8
27	Са(т) +Сl₂(г)=CaCl₂(т)	4,226	—785,8
28	Со (т) + Сl₂ (г)=CoCl₂(т)	1,637	-325,4
29	Аl (т) + ³/₂ Сl₂(г)=AlCl₃(т)	3,022	-697,4
30	Sn (т) + Сl₂ (г) =SnCl₂(т)	1,496	-349,6

Ответы: 1) 317,4 Дж/моль∙ град, -10,93 кдж; 2) 82,9 Дж/моль∙ град,4,84 кдж; 3) 255,18 Дж/моль∙ град,-52,54 кдж; 4) 404,7 Дж/моль∙ град, -15,8 кдж; 5) 180,7 Дж/моль∙ град, -24,32 кдж; 5) 29,79 Дж/моль∙ град, 20,128 кдж; 7) 99,87 Дж/моль∙ град, 43,49 кдж; 8) 308,86 Дж/моль∙ град,161,13 кдж; 9) 712,4 Дж/моль∙ град, 5,2 10) 255,17 Дж/моль∙ град, 11,84 кдж; 11) 321,88 Дж/моль∙ град, 3,24 кдж; 12 ) 299,5 Дж/моль∙ град, -117,51 кдж; 13) 707,23 Дж/моль∙ град, -54,094 кдж; 14) 428,74 Дж/моль∙ град, -47,33 кдж; 15) 1023,9 Дж/моль∙ град, -303,55 кдж; 16) 1141,8 Дж/моль∙ град, -48,741 кдж; 17) 957,3 Дж/моль∙ град, -30,21 кдж; 18) 662,5 Дж/моль∙ град, -8,461 кдж; 19) 8,095 Дж/моль∙ град, -692,89 кдж; 20) 176,16 Дж/моль∙ град, -52,6 кдж; 21) 271,7 Дж/моль∙ град, -53,74 кдж; 22) 2411,2 Дж/моль∙ град, 76,709 кдж; 23) 1042,7 Дж/моль∙ град, -5,17 кдж; 24) 1374,9 Дж/моль∙ град, -6,17 кдж; 25) 1165,8 Дж/моль∙ град, 4,7 кдж; 26) 2758,3 Дж/моль∙ град, -37,81 кдж; 27) 2736,97 Дж/моль∙ град, 29,82 кдж; 28) 1060,2 Дж/моль∙ град, -9,459 кдж; 29) 2935,8 Дж/моль∙ град, 177,47 кдж; 30) 968,89 Дж/моль∙ град, -60,87 кдж;

1 2 3 4