Физическая и коллоидная химия

Задание 1.1.1 Применение законов термодинамики к изопроцессам
Решите задачу, соответствующую вашему варианту.
1. 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? Найти начальный и конечный объемы системы.
2. 5 л криптона, взятого при нормальных условиях, нагревается до 873
К при постоянном объеме. Каково конечное давление газа и количество
тепла, затраченного на нагревание? Определить параметры U и W.
3. 10 г кислорода, взятого при 298 К сжимают адиабатически от 8 л до 5
л. Определить конечную температуру, затраченную работу, изменение
внутренней энергии и изменение энтальпии, если
R
2
5
cV

.
4. 2 моля паров Br2 обратимо и изотермически сконденсировали в
жидкость при 590С. Рассчитать W, Q, U и Н в этом процессе. Удельная
теплота испарения брома при 590С равна 184,1 Дж/г.
5. Кислород обратимо и изотермически расширяется от 1 до 5 м3
.
Начальная температура 300С, начальное давление 100 кПа. Определить U,
Q, W и конечное давление системы.
6. 5 молей двухатомного идеального газа, взятого при 200С и давлении
50 атм, расширяется обратимо и изотермически до 5 атм. Определите W, Q,
U и Н.
7. Один моль фторуглерода расширяется обратимо и адиабатически
вдвое по объему. Начальная температура 298,15 К, давление 15 атм.
Конечная температура 248,44 К. Определить V1, V2, р2, сv и сp.
8. 20 г кислорода, взятого при 298 К расширяется адиабатически от 5 л
до 10 л. Начальное давление газа 30 атм. Определить Т2, р1, р2, W, U и Н.
9. 8 молей одноатомного идеального газа, взятого при 200С и 10 атм
сжимается обратимо и изотермически до 20 атм. Определить W, Q, U, Н,
V1 и V2.
10. Одноатомный идеальный газ изобарно расширяется от 5 л до 10 л
под давлением 200 кПа. Начальная температура газа 298 К. Определить U,
W, Т2 и Н.
11. 5 молей N2 нагревается в автоклаве от 300 К до 500 К. Объем
автоклава 10 л. Определить р1, р2, U, W, Н и Q.
12. 3 моля двухатомного идеального газа, находящегося при 200 К и 2
атм, обратимо и адиабатически сжали до 250 К. Определить р2, V2, V1, W,
U, Н и Q.
13. Одноатомный идеальный газ изобарно сжимается от 30 л до 3 л под
давлением 300 кПа. Начальная температура газа 200 К. Определить Т2, W, U
и Н.
14. Четыре моля одноатомного идеального газа, имеющего температуру
500С и 20 атм расширяется обратимо и изотермически до 5 атм. Определить
W, Q, U, Н, V1 и V2.
15. Три моля кислорода нагревается изохорно от 298К до 450 К.
Первоначальное давление газа 101,3 кПа. Определить V, р2, U, W, Н и Q.
16. 50 г неона, находящегося при от 298 К и 101,3 кПа, обратимо и
адиабатически сжали до 2 МПа. Определить Т2, V1, V2, W, U, Н и Q.
17. 30 г хлора, взятого при 293 К и 5 атм сжимают обратимо и изотермически
до 30 атм. Определить W, Q, U, Н, V1 и
18. Одноатомный идеальный газ изобарно сжимают от 50 л до 30 л под
давлением 101,3 кПа. Начальная температура газа 293 К. Определить U, W,
Т2, Н и Q.
Задание 1.1.2 Термодинамические расчеты
Для реакции, приведенной в таблице 1.3, соответствующей вашему
варианту:
1) рассчитайте стандартный тепловой эффект реакции по известным
величинам стандартных теплот образования исходных веществ и
продуктов реакции;
2) определите Нт из предположения:
а) с = 0;
б) с = const;
в) с = f (Т).
3) постройте на одном графике зависимости спрод = f (Т) для продуктов и
сисх = f (Т) для исходных реагентов;
4) постройте график зависимости НТ = f (Т) в интервале (298К…Т);
5) определите
0 S298
и SТ для реакции;
6) вычислите значение
0 G298
и GТ и сделайте вывод о направлении
реакции в стандартных условиях и при температуре Т.
Таблица1.3 Варианты к заданию 1.1.2.

Задание 1.2.1.Анализ фазовой диаграммы
По зависимости давления насыщенного пара от температуры и
плотности данного вещества А в твердом и жидком состояниях (dтв и dж в
кг/м3
, М в г/моль ) в тройной точке (тр. т.):
1) постройте график зависимости ln р =f( 1/Т);
2) определите по графику координаты тройной точки;
3) рассчитайте среднюю теплоту испарения и возгонки;
4) определите приближенно температуру кипения вещества при
нормальном давлении и проверьте применимость правила Трутона;
5) определите теплоту плавления вещества при температуре тройной
точки Ттр.т;
6) вычислите dT/dP для процесса плавления при температуре тройной
точки;
7) вычислите температуру плавления вещества при давлении р, Па;
8) вычислите изменение энтропии, изобарно-изотермического
потенциала, внутренней энергии и работы для процесса возгонки 1
моль вещества в тройной точке;
9) определите число термодинамических степеней свободы при
следующих значениях температуры и давления: а) Ттр.т, ртр.т; б)
Тн.т.к.
, р=1 атм; в) Тн.т.к.
, ртр.т.
.
Необходимые для расчета данные приведены в таблице 1.2, согласно
вашему варианту.