Законы термодинамики
Автор: Red. Fox • Январь 16, 2023 • Контрольная работа • 7,189 Слов (29 Страниц) • 354 Просмотры
Семинар по теме «Законы термодинамики»
- 5 * 10-3 м3 криптона находящегося при 273 К и 1 атм нагревают при постоянном объёме до 873 К. Определите конечное давление газа и теплоту, затраченную на нагревание.
Запишем закон Менделеева-Клапейрона:
[pic 1]
В данном процессе постоянными остаются количество вещества и объём:
[pic 2]
[pic 3]
Полезно запомнить следующий перевод величин в системе СИ Дж = Па*м3.
Запишем первый закон термодинамики:
[pic 4]
В случае изохорного процесса: , также в этом процессе система не совершает полезной работы, следовательно .[pic 5][pic 6]
[pic 7]
Изохорная теплоёмкость одноатомного идеального газа составляет:
[pic 8]
[pic 9]
[pic 10]
Ответ: p2 = 3,20 атм, Q = 1670 Дж.
- В резервуаре при 298 К находится неизвестный газ. Предполагается, что это азот или аргон. При внезапном расширении 5*10-3 м3 этого газа до 6*10-3 м3 его температура снизилась примерно на 20 К. Какой газ содержится в резервуаре?
Азот и аргон обладают различными теплоёмкостями, следовательно при одинаковом увеличении объёма должны охладится в различной степени.
Запишем первый закон термодинамики:
[pic 11]
В описанном адиабатическомпроцессе полезная работа не совершается.[pic 12]
[pic 13]
[pic 14]
Изохорную теплоёмкость идеального газа можно приблизительно выразить через количество степеней свободы:
[pic 15]
Тогда,
[pic 16]
Поскольку у азота 5 степеней свободы, а у аргона только 3, можно сделать вывод о том, что в сосуде находился азот.
Ответ: nстепеней свободы = 5,25; газ азот.
- В сосуде при 273 К и 1 атм находится 103 моль одноатомного газа в идеальном состоянии. Рассчитайте конечную температуру, давление газа и работу процесса расширения газа до объёма в 2 раза превышающий первоначальный:
А. При медленном изотермическом расширении в цилиндре с поршнем, двигающимся без трения;
Б. При изобарическом расширении в аналогичных условиях;
В. При мгновенном удалении перегородки между сосудом и вакуумированным пространством того же объёма.
А. Очевидно, что при изотермическом процессе температура конечная равна начальной: Т2 = 273 К.
[pic 17]
В данном процессе постоянными остаются количество вещества и температура:
[pic 18]
[pic 19]
[pic 20]
[pic 21]
Б. Очевидно, что при изобарическом процессе конечное давление равно начальному: P2 = 1 атм.
В данном процессе постоянными остаются количество вещества и давление:
[pic 22]
[pic 23]
В. [pic 24]
[pic 25]
[pic 26]
[pic 27]
[pic 28]
[pic 29]
Найти работу расширения «в лоб» не представляется возможным:
[pic 30]
Действительно, оба эти интеграла нельзя взять, т.к. не хватает соответствующих функций и . Тем не менее, рассчитать работу расширения вполне возможно. Работа расширения в адиабатическом процессе проходит исключительно за счёт внутренней энергии:[pic 31][pic 32]
[pic 33]
[pic 34]
Ответ: А. T = 273 К; P = 0,5 атм; = 1573,3 кДж. Б. T = 546 К; P = 1 атм; = 2269,7 кДж. В. T = 172 К; P = 0,315 атм; = 1259,6 кДж.[pic 35][pic 36][pic 37]
- Рассчитайте изменение энтальпии при нагревании 2 кг α-SiO2 от 298 до 800 К, если зависимость теплоёмкости от температуры выражается уравнением
[pic 38]
Запишем как зависит энтальпия от температуры:
[pic 39]
Разделим переменные
[pic 40]
[pic 41]
[pic 42]
[pic 43]
[pic 44]
[pic 45]
Ответ: ∆Hº = 1020,01 кДж.
- Вычислите в уравнении Дебая коэффициент 𝛼 для гептана, если при 15,14 К cV = 6,28 Дж/(моль*К). Стандартную теплоту нагрева гептана от абсолютного нуля до 15,14 К.[pic 46]
[pic 47]
[pic 48]
[pic 49]
[pic 50]
[pic 51]
При таких низких температурах гептан находится в кристаллическом состоянии. Для конденсированных сред разница между изобарным и изохорным процессами незначительна:
[pic 52]
Ответ: 𝛼 = 1,81 * 10-3 ; = 23,8 Дж/моль.[pic 53][pic 54]
- Определите теплоту образования при температуре 298 К и давлении 1 атм следующих веществ: C6H6ж; (COOH)2тв; C6H5NH2. Воспользуйтесь справочными данными о стандартных теплотах сгорания.
Запишем уравнения реакций образования:
[pic 55]
[pic 56]
[pic 57]
Запишем четвёртое следствие закона Гесса:
...