Курсовая работа: Химическая термодинамика
б) DSгаз = nRln(p1 /p2 ), DSокр = nRр(1/p1 - 1/p2 ))
3-7. Рассчитайте изменение энтропии 1000 г воды в результате ее замерзания при -5°С. Теплота плавления льда при 0°С равна 6008 Дж*моль-1 . Теплоемкость льда и воды равны 34,7 и 75,3 Дж*К-1 *моль-1 , соответственно. Объясните, почему энтропия при замерзании уменьшается, хотя процесс самопроизвольный. (-1181Дж/К)
3-8. Вычислите изменение энтропии в процессе затвердения 1 моль переохлажденного бензола при 268 К, если при 278 К DНпл (бензола) =9956Дж*моль-1 ,Ср бензола(ж) =127,3Дж*К-1 *моль-1 ,
Ср бензола(тв) = 123,6 Дж*К-1 *моль-1 , Р = cоnst = 1,01*105 Па. (35,61 Дж*К-1 *моль-1 )
3-9. Определите изменение энтропии, если 100*10-3 кг воды, взятой при 273 К, превращается в пар при390 К. Удельная теплота испарения воды при 373 К равна 2263,8*10-3 Дж*кг-1 ; удельная теплоемкость жидкой воды 4,2 Дж*кг-1 *К-1 ; удельная теплоемкость пара при постоянном давлении 2,0*10-3 Дж*кг-1 *К-1 .(142 Дж*К-1 *моль-1 )
3-10. Азот (0,001 м3 ) смешан с 0,002 м3 кислорода при 27°С и давлении 1,013*105 Па. Найти общее изменение энтропии системы. (0,645 Дж)
3-11. В двух сообщающихся сосудах, разделенных перегородкой, находятся 1 моль азота и 2 моль кислорода. Перегородку вынимают, газы смешиваются. Рассчитайте общее изменение энтропии, если исходные температуры и давления одинаковы, а объемы различны; VN 2 = 1 л, VO 2 = 2 л. Конечное давление смеси равно исходному давлению газа. (15,876 Дж*К-1 *моль-1 )
3-12. В двух сосудах одинаковой емкости находится: в первом 2,8 г азота, во втором 4 г аргона. Определите изменение энтропии при диффузии, возникающей в результате соединения сосудов с газами. Температура и давление постоянны. (1,15 Дж)
3-13. Смешали 1 моль аргона, взятого при TAr = 293 К, с 2 моль азота, взятого при ТN 2 = 323 К. Исходные давления компонентов и конечное давление смеси одинаковы. Вычислите температурную составляющую энтропии смешения. Теплоемкость аргона равна 20,8 Дж*К-1 *моль-1 и азота 29,4 Дж*К-1 *моль-1 . (0,033 Дж*К-1 *моль-1 )
Глава 4. Термодинамические потенциалы
4.1 Примеры
Пример 4-1
Два моля гелия (идеальный газ, мольная теплоемкость
Ср = 5/2R) нагревают от 100 до 200°С при р = 1 атм. Вычислите изменение энергии Гиббса в этом процессе, если известно значение энтропии гелия,
S°373 = 131,7 Дж*К-1 *моль-1 . Можно ли считать этот процесс самопроизвольным?
Решение:
Изменение энергии Гиббса при нагревании от 373 до 473 К можно найти, проинтегрировав частную производную по температуре:
Зависимость энтропии от температуры при постоянном давлении определяется изобарной теплоемкостью:
Интегрирование этого выражения от 373 К до Т дает:
Подставляя это выражение в интеграл от энтропии, находим:
Процесс нагревания не обязан быть самопроизвольный, т.к. уменьшение энергии Гиббса служит критерием самопроизвольного протекания процесса только при Т = const и р = const.
Ответ: -26850 Дж.
Пример 4-2
Рассчитайте изменение энергии Гиббса в реакции:
СО + 1/2О2 = СО2