Termodynamika techniczna i chemiczna, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr 1 1

Transkrypt

1 Termodynamika techniczna i chemiczna, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr 1 1 [Imię, nazwisko, grupa] prowadzący 1. Obliczyć zmianę entalpii dla izobarycznej (p = 1 bar) reakcji chemicznej zapoczątkowanej przez zmieszanie substratów w ilościach molowych wynikających z równania i zachodzącej do końca (substraty zamieniają się całkowicie w produkty). Porównać ten wynik z wartością entalpii policzoną dla T = 298 K na podstawie średnich termochemicznych energii wiązań. Uwaga! Można wybrać reagenty ciekłe lub stałe pod warunkiem, że w Tablicach dostępna jest entalpia parowania albo sublimacji. 1. Zaproponować dowolną reakcję chemiczną zawierającą co najmniej dwa substraty i co najmniej dwa produkty. reakcja: 2. Wybrać temperaturę końcową (T 1 ) i początkową (T 2 ) procesu (T 1 < T 2, T 1 T 2 ) T 1 = T 2 = 3. Wypisać potrzebne dane termodynamiczne z Tablic, pamiętając o jednostkach reagent

2 Termodynamika techniczna i chemiczna, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr Napisać wyrażenie na sumaryczną zmianę entalpii, uwzględniając reakcję przeprowadzoną w T = 298 K oraz odpowiednie zmiany entalpii substratów i produktów. Używać indeksów odnoszących się do konkretnych reagentów według schematu 1 pierwszy reagent, itd. H = 5. Obliczyć standardową entalpię reakcji dla T = 298 K. H 0 = H 0 = 6. Podstawić liczby pod symbole z pkt. 4, uwzględniając jednostki. H = 7. Podać wynik końcowy. H =

3 Termodynamika techniczna i chemiczna, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr Napisać wyrażenie na zmianę energii dla reakcji w T = 298 K, z wykorzystaniem średnich termochemicznych energii wiązań. H(298) E = 9. Podstawić odpowiednie wartości. H(298) E = 10. Podać wynik końcowy. H(298) E = 11. Porównać wyniki z pkt. 5 i 10. Błąd względny posługiwania się metodą średnich termochemicznych energii wiązań wynosi: ( H) = % data i podpis

4 Termodynamika techniczna i chemiczna, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr 2 4 [Imię, nazwisko, grupa] prowadzący 1. Dla dowolnego gazu, którego dane znajdują się w Tablicach i przemiany (1) (2) (p 1 < 10 bar, V 1, T 1 ) (p 2 < 10 bar p 1, T 1 ) (p 2 < 10 bar p 1, T 2 T 1 ) obliczyć 1.1. zmianę entalpii i entropii; 1.2. sumaryczny efekt cieplny jeśli pierwszy proces odbywa się: odwracalnie przy stałym ciśnieniu zewnętrznym p Dane wejściowe. gaz: T 1 = T 2 = p 1 = p 2 = V 1 = 3. Obliczyć liczbę moli gazu n = n =

5 Termodynamika techniczna i chemiczna, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr Obliczyć zmianę entalpii. Pochodna dla etapu (1) H 1 = H 1 = Pochodna dla etapu (2) H 2 = H 2 = H = H 1 + H 2 =

6 Termodynamika techniczna i chemiczna, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr Obliczyć zmianę entropii. Pochodna dla etapu (1) S 1 = S 1 = Pochodna dla etapu (2) S 2 = S 2 = S = S 1 + S 2 =

7 Termodynamika techniczna i chemiczna, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr Obliczyć pracę dla etapu (1) 6.1. Proces odwracalny (a) dw = dw 1 (a) = w 1 (a) = w 1 (a) = 6.2. Proces nieodwracalny (b) dw = dw 1 (b) = w 1 (b) = w 1 (b) = 7. Porównać w 1 (a) z w 1 (b). w 1 (a) w 1 (b) Czy tego należało oczekiwać?. 8. Obliczyć zmianę energii wewnętrznej dla etapu (1) U 1 =

8 Termodynamika techniczna i chemiczna, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr Obliczyć efekt cieplny dla etapu (1) (przemiana odwracalna - a) Q 1 (a) = Q 1 (a) = 10. Sprawdzić, czy tę samą wartość otrzyma się wykorzystując związek pomiędzy ciepłem w przemianie odwracalnej a zmianą entropii. Q 1 (a) = Q 1 (a) = Czy obliczone wartości efektu cieplnego są takie same? 11. Obliczyć efekt cieplny dla etapu (1) (przemiana nieodwracalna - b) Q 1 (b) = Q 1 (b) =

9 Termodynamika techniczna i chemiczna, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr Obliczyć efekt cieplny dla etapu (2). Q 2 = Q 2 = 13. Obliczyć sumaryczny efekt cieplny Q = Q 1 + Q 2 = data i podpis

10 Termodynamika techniczna i chemiczna, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr 3 10 [Imię, nazwisko, grupa] prowadzący 1. Dla dowolnej czystej substancji, dla której w Tablicach znajdują się wartości gęstości ciała stałego i cieczy w normalnej temperaturze topnienia, obliczyć: 1.1. temperaturę topnienia pod ciśnieniem 250 > p 1 /bar > 50; 1.2. temperaturę wrzenia pod ciśnieniem 0,1 > p 2 /bar > 5; 1.3. entalpię parowania pod ciśnieniem p Dane wejściowe. substancja: masa molowa = p 1 = p 2 = ρ c = ρ s = T top (p = 1 atm) = 3. Obliczyć temperaturę topnienia Przekształcić równanie Clapeyrona Równanie Clapeyrona: T top = 3.2. Wykonać obliczenia T top (p 1 ) = T top (p 1 ) =

11 Termodynamika techniczna i chemiczna, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr Porównać wynik z normalną temperaturą topnienia. Czy obliczona temperatura topnienia jest wyższa od normalnej temperatury topnienia?. Czy tak powinno być? 4. Sprawdzić, czy wybrane ciśnienie p 2 zawiera się pomiędzy ciśnieniem punktu potrójnego a ciśnieniem krytycznym. p k = stałe równania Antoine a: A = ; B = ; C = p 3 = Jeśli p 2 > p k albo p 2 < p 3 wybierz nową wartość p 2 5. Obliczyć temperaturę wrzenia pod ciśnieniem p 2. lnp = T = T = T w (p 2 ) =

12 Termodynamika techniczna i chemiczna, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr Oszacować entalpię parowania w temperaturze T w (p 2 ) Równanie Clapeyrona: Napisać założenia upraszczające: H par = H par = H par (p 2 ) = Czy obliczona entalpia parowania jest wyższa czy niższa od entalpii parowania w normalnej temperaturze wrzenia? Czy tak powinno być? data i podpis