Методическое пособие 508

ВАРИАНТ 9

1. Математические выражения, показывающие, как изменяется энтропия, энергия Гельмгольца и энергия Гиббса при конденсации водяного пара в лѐд при 273 К и давлении 1 атм (водяной пар считать идеальным газом), имеют вид:

2. Изменение энтропии (при постоянстве внутренней энергии и объѐме) и изменении изобарно-изотермического потенциала (при постоянстве давления и температуры) при протекании самопроизвольного процесса имеет вид:

1)S 0, G 0;

2)S 0, G 0;

3)S 0, G 0;

4)S 0, G 0.

3. При превращении жидкости в пар при определѐнной температуре соотношение между G и F таково:

1)G F ;

2)G F ;

3);

70

4) определѐнный вывод можно сделать, если известно соотношение между объѐмом жидкости и объѐмом пара при данной температуре.

4.Величина – H равна максимальной полезной работе при условиях:

1) в любом необратимом процессе;

2) величина – H никогда не равна работе;

3) в обратимом процессе при постоянных давлении и температуре;

4) в обратимом процессе при постоянных энтропии и давлении.

5.В уравнении Клапейрона - Клаузиуса при его интегрировании с учѐтом зависимости теплоты испарения от температуры можно использовать одно и следующих выражений

а) Hисп 62,5 103 12,5T(Дж);

б) Hисп 36,61T 19,441lgT(Дж); в) Hисп 89,12T(Дж):

1)любое из этих трѐх выражений, это скажется лишь на точности;

2)только выражение б);

3)только выражение а);

4)выражения а) и в).

6. Из анализа уравнения Клапейрона - Клаузиуса следует, что давление насыщенного пара над твѐрдой фазой всегда растѐт при увеличении температуры, так как:

1)теплота испарения всегда больше теплоты плавления;

2)теплота возгонки всегда больше теплоты испарения;

3)теплота возгонки больше нуля и изменение плотности при возгонке больше нуля;

71

4) теплота возгонки больше нуля, а плотность пара всегда меньше плотности твѐрдого вещества.

ВАРИАНТ 10

1. Мольные энтропии трѐх агрегатных состояний одного вещества – пара, жидкости, твѐрдого тела находятся в соотношении:

1)не различаются;

2)энтропия твѐрдого состояния всегда больше энтропии жидкости и пара;

3)так как переход из одного состояния в другое всегда совершается при постоянной температуре, мольные энтропии твѐрдого тела, жидкости и пара равны между собой;

4)мольная энтропия пара больше мольной энтропии жидкости, а последняя больше мольной энтропии твѐрдого тела.

2. Соотношение между энергией Гиббса и энергией Гельмгольца F для данной термодинамической системы имеет вид:

3. Величина G процесса при переходе от начального состояния к конечному, если провести его обратимо, а затем необратимо, изменится так:

1)Gобр. Gнеобр.;

2)Gобр. Gнеобр.;

3)Gобр. может быть и больше, и меньше Gнеобр. ;

4)Gобр. Gнеобр. .

72

4. В изолированной системе самопроизвольно протекает химическая реакция с образованием некоторого количества конечного продукта. Энтропия такой системы изменяется так:

1) уменьшается;

2) ответить на поставленный вопрос невозможно без указания, какая именно реакция протекает;

3) остаѐтся неизменной;

4) возрастает.

5.Температураплавлениявеществазависитотдавлениятак:

1)сростомдавлениятемператураплавленияувеличивается;

2)с ростом давления температура плавления может и

увеличиваться, и уменьшаться в зависимости от свойств вещества;

3)не зависит;

4)с ростом давления температура плавления уменьшается.

6. Температурой кипения жидкости называется:

1)температура, при которой исчезает различие между жидкостью и паром;

2)температура, при которой происходит бурное испарение жидкости;

3)температура, при которой жидкость переходит в пар;

4)температура, при которой давление насыщенного пара над жидкостью равно внешнему давлению.

ВАРИАНТ 11

1. По знаку изменения энтропии можно судить о направлении самопроизвольного протекания процесса, если поддерживать постоянными параметры системы:

2. Зависимость энергии Гиббса от давления при постоянной температуре (при условии, что единственный вид работы – работа расширения) имеет математическое выражение:

1) с ростом давления энергия Гиббса системы увеличива-

2) с ростом давления энергия Гиббса системы уменьша-

3) энергия Гиббса системы не зависит от давления,

4) энергия Гиббса системы может увеличиваться и уменьшаться с ростом давления, G G RT ln P.

3. Термодинамические функции приобретают свойства термодинамических потенциалов, если соблюдаются условия:

1)процесс протекает в изолированной системе при постоянной температуре;

2)в случае обратимого протекания процесса;

3)при любых условиях термодинамические функции H, U, F и G являются термодинамическими потенциалами;

4)обратимое протекание процесса, при котором убыль соответствующей термодинамической функции равна максимальной полезной работе процесса.

4. При обратимом изотермическом сжатии некоторого количества идеального газа от давления P1 до давления P2 энергия Гиббса G изменилась на 200 Дж. Изменение энергии Гиббса при подобном же, но необратимом переходе от P1 до P2 будет:

74

1)Gнеобр 200Дж;

2)Gнеобр 200Дж;

3)ответ дать невозможно, так как не существует математического выражения для описания необратимых процессов

4)Gнеобр 200Дж.

5. Пар над жидкостью становится насыщенным, если:

1) в паре появляются мельчайшие капельки жидкости;

2) пар образуется при кипении жидкости;

3) пар находится в равновесии с жидкостью;

4) пара находится в соприкосновении с открытой поверхностью жидкости.

6. Температура плавления вещества при повышении давления уменьшается, если:

1) плотность жидкости больше плотности твѐрдого веще-

ства;

2) плотность жидкости меньше плотности твѐрдого веще-

ства;

3)теплота плавления меньше теплоты возгонки;

4)теплота плавления больше теплоты возгонки.

ВАРИАНТ 12

1. Энтропия изолированной системы, в которой обратимо кристаллизуется вещество, изменяется так:

1)энтропия системы возрастает;

2)энтропия системы уменьшается;

3)энтропия системы остается неизменной;

4)для ответа необходимо знать, какое вещество кристаллизуется.

75

2. Энтальпия является критерием самопроизвольного протекания процесса в условиях

1)постоянство энтропии и объема, в самопроизвольно идущих процессах энтальпия увеличивается;

2)постоянство энтропии и давления, в самопроизвольно идущих процессах энтальпия увеличивается;

3)постоянство энтропии и объема, в самопроизвольно идущих процессах энтальпия уменьшается;

4)постоянство энтропии и давления, в самопроизвольно идущих процессах энтальпия уменьшается

3. Реакция протекает в закрытом автоклаве при постоянной температуре. Термодинамический потенциал, определяющий направленность процесса и его изменение это:

1)G, G 0;

2)F, F 0;

3)H, H 0;

4)S, S 0.

4. Понятия о термодинамических потенциалах вводятся:

1)для решения вопроса о направлении процессов, протекающих в различных условиях;

2)для того, чтобы можно было рассчитать работу про-

цесса;

3)для того, чтобы иметь возможность рассчитать величину ∆S в ходе процесса;

4)для того, чтобы решить вопрос об общем запасе энергии в системе.

76

5. Анализ уравнения Клапейрона - Клаузиуса показывает, что давление насыщенного пара всегда возрастает с ростом температуры, так как:

1)плотность пара всегда меньше плотности жидкости, а теплота испарения – величина положительная;

2)изменение объема при испарении и возгонке всегда положительно, теплота этих процессов также величина положительная;

3)теплота испарения всегда больше теплоты плавления;

4)теплоемкость пара всегда меньше теплоемкости жид-

кости.

6. Математическое выражение зависимости (в дифференциальной форме) температуры плавления вещества от давления имеет вид:

4)dT (Vж Vтв.)T . dP Hпл.

ХИМИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ

Все, что ранее было сказано об изобарно-изотермическом потенциале, относилось к закрытой системе, в которой масса сохранялась постоянной. При изучении растворов и гетерогенных систем, состоящих из двух или более веществ, необходимо рассматривать открытые системы, где состав и масса могут

77

быть непостоянными вследствие химических реакций, испарения, кристаллизации и т.д.

В растворах изменения состава влияет на условия существования каждого компонента и соответственно на их термодинамические свойства. Поэтому изобарно-изотермический потенциал компонента раствора является функцией не только

температуры и давления, но и количеств n1,n2,n3...ni (молей) компонентов, т. е. G f (T,P,n1,n2,n3...ni ). Такие системы характеризуются с помощью химических потенциалов:

Химический потенциал вещества в многокомпонентной системе равен его парциально-молярному изобарноизотермическому потенциалу, т. е. частной производной от экстенсивного свойства системы по числу молей данного компонента при условии постоянства температуры, давления и чисел молей всех остальных компонентов. Численно химический потенциал находится по приращению изобарноизотермического потенциала раствора при добавлении 1 моля компонента к такому большому количеству раствора, что при

произвольного течения процесса и равновесия таких систем:

из которого следует, что при равновесии химический потенциал каждого компонента во всех фазах одинаков. Самопроизвольно процесс протекает в сторону убыли химических потен-

78