Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги / Сборник задач по термодинамике физико-химических процессов. Решение задач

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

19.11.2023

Размер:

32.07 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 6970 / 7670 71 72 73 74 75 76 > Следующая >>>

		= 2,954-[0,001-3,828 -		1	(0,0305-3,828)2] = 0,004
		Дж-моль"1-К" 1		5,828
3.		Дж-моль"1-К" 1
3.		Расчёт поступательных составляющих и общих значений
термодинами-ческих функций Вт при Т = 500 К:
а)	(я£ - Я#)		= —RT = 2,5 • 8,314 • 500		= 10393 Дж-моль"1;
\	*	и /ПОСТ	о

6) (я? - « 4 = (я? - я0°1л+И - я"1

ПОСТ

= 119,848 + 10393= 10513 Дж-моль'1.

-1 в) СР,ПОСТ = ^Я = 2,5-8,314 = 20,785 Дж-моль" -К

г) С р Л = С Р 'Ш + С Р 'ПОСГ =0,004 + 20,785 = 20,789

Дж-моль"1-К"1;

д) Ф^осг =|/?lnM +|л1пГ-Л1пР-30,473 =

= 1,5 • 8,314 In10,81 + 2,5 • 8,3141п500 - 0 - 30,473 = 128,385 Дж-моль"1-К"1;

е) ф | = Ф°л + ф ;ост = 14,658 + 128,385 = 143,043 Дж-моль''-K"1;

ж) 5 °	=	ф °		(Н Т+~. Яо )пост _			128,385 +			1 0 3 9 3 =	149,171
‘“'пост	^пост ^				Т					500
Дж-моль"1-К-1;					Т					500
Дж-моль"1-К-1;
з) 5^ = 5 Э0Л+ s£0CT= 14,898 + 149,171 = 164,069Джмоль"'-К''
8 . Для газообразного атомарного алюминия ( М									д! = 26,982) дано:
Т = 500 К, Р =		1атм.
1. Определение численных значений Q 3Sl								и N j :		со,
а) бэл = X S i e x p -						= z 8 i ex p		-1,4388		со,
а) бэл = X S i e x p -					кТ)	= z 8 i ex p		-1,4388		L -
					кТ)	— *	Ч			Г
							А	(	1,4388-112,061^		4 807-
						= 2+4ехр			---- —Ч —		=4,5У/’
										500
б)		- T	L		=«,408'■N < = 7 Г			- W		0,592-
б)	бэл	- T	L		=«,408'■N < = 7 Г			- W		■'
	бэл	4,897				'	бэл		4,897

691

2. Расчёт электронных составляющих термодинамических функций атомарного А1т приТ =500 К.

а) ф°л =й1пеэл =8,3141п4,897 = 13,211 Дж-моль ‘-К

б) (Н Т - ЯОL =I Я\| ■8\| =1^-■Е/ ■			.-e,/W _
		v-эл
—	1,4388OJjg!• expf-	1,4388 ^	] =
бэл	v	T

=М П . 1,4388-112,061-2,897 =793,098 Джмоль-1; 4,897

в)	S0	=ф°		14,797
	°эл	^эл +М	д и * 1 . ВДи + ^ - м . -
			Г	500

Дж моль” 1*К *;

= 3,515-[0,050-2,897 - _ ! _ (0,224-2,897)2] = 0,207 4,897

Дж-моль_|-К-1.

3. Расчёт поступательных составляющих и общих значений термодинами-ческих функций Al^ при Т = 500 К:

а> ( н $ - Я#)пост = —R T =2,5•8,314•500 = 1 0 3 9 3 Дж моль-1;

б) (я?-н & = (я?- я0°1л + (я?- я0°1ост =

= 793,098+ 10393= 11 186 Джмоль-1.

в)Ср пост = = 2,5-8,314 = 20,785 Дж-моль-,-К-1

г) СрД —С + Ср,пост —°>2°7 + 20,785 = 20,992

Дж-моль-|-К-1;

д) Ф2ост = -Л1пМ +-Л 1пГ-/?1пР - 30,473 =

2 2

692

s 1,5 • 8,314In26,982 + 2,5 • 8,314In500 - 0 - 30,473 = 139,792 Дж-моль''-K'1; ’ ’ e) ф° = ф°л+Ф°0СТ = 13,211 + 139,792 = 153,063 Дж-моль-' К"1;

Ж)	c0 _ ф 0 -	(Я Г ~ #0 )пост _	139,792 + Ю393= 160,578
Ж)	^пост “ ^постт	J	~500~

Дж-моль ‘-К 1;

3)	= 5 эл + 5 пост = 1 4 >7 9 7 + 1 6 0 *5 7 8 = 1 7 5 ’3 7 5 Дж-моль-' к4

693

12.9. Двухатомный газ в идеальном состоянии. Расчёт составляющих термодинамических функций

12.9.а. Решение задач к разделам 12.8 -12.9.4

1. Для газообразного Н2 (М и =2,016) заданы Т = 1000 К, Р ц = 1

атм.

1. Расчёт электронных составляющих термодинамических функций для моль Н2:

а) бэл = £ о = 1;

б) Фэл=я1пбэл=/?lni = o ;
в)	( я ° - я 0^л = Е ^ Г е( =0;
°ЭЛ ^ЭЛ Х		U
д)	С „ эл= 0 ,	так как все	3 , а при ^ > 3 все
	и '	Т	Т

ехр(-1,4388(0,•) = 0- 2. Расчёт поступательных составляющих термодинамических функций

Н2:

я1_ (2пМ -кТ)312 RT.

б) фтост = R ln(—	j = \|л1пМ +\|/?1пГ -Л 1п/> -30,473 =
1,5	• 8,3141п2,016+ 2,5-8,3141п1000- 30,473 = 121,847

в)

Дж-моль'| К’1;

Но	1	Оо
а:			/п о с т
			/п о с т

Г) 5°	= ф° ч	/пост -121,847 + 20,785	142,632
и п о с т	^ п о с т п
Джмоль '-К	= ГЭЯ^
д) с	= ГЭЯ^	= ! Д = 20,785 Дж-моль-'-К'1
^ р , п о с т	U r J ,
	U r J ,

694

3. Расчёт вращательных составляющих термодинамических функций для мольНг:

а) бвр =	• - = 0.695 • Т • А ~ ' а ~ 1 = ^ 3 ^				1 0 0 0 = 5,7095
вр	пврВе а			61,864-2
б) Ф°р = R In Q m = 8,314 • In 5,709 = 14,483 Дж-моль"1-К"1;
	-вр
в)	(fff - Н$)	=		= ЯГ = 8,314-1000 = 8314
			V ° Т	'V,N
Дж-моль *;
	О ( » Г “	» о 1 р	Л A Q 'l	л Q a i л _ п о		п с \п ТТ«._____ —I_1/—1.
гЧ °врп= ф^вр2п+		«Р =	14,483	+ 8,314 = 22,797 Дж-моль -К-1;
гЧ °врп= ф^вр2п+
	= * =8.314 Д—			Г '
	\° TSP,N
4. Расчёт	колебательных		составляющих		и	общих значений
термодинами-ческих функций для Н2, (газ):
а) 2кОЛ ~		п-1
а) 2кОЛ ~	-ехр^-1,4388^		= [l - ехр(-1,4388• 4,4)]-1 = 1,0018;

б) Фкол=Я1пекол =8,3141п 1,0018 = 8,314*0,0618 = 0,015 Дж-моль"1К”1;

в) Ф | = Ф°л + ф £ ост + Ф% + ф £ ол = о + 121,847 +14,483 +

0,015 =

								= 136,345 Дж-моль"'-К'1;
г)				КОЛ I		_		1,4388-	_
	(H° - » o L = * r 2p		^	КОЛ I		_	(	’____Г	_
	(H° - » o L = * r 2p		^			V,N	(	he(1) ^
						V,N		еТт-1
								еТт-1
							\	У
			_ 8,314-1000-1,4388-4,4 _ „						. кДжмоль"1;
						^ 0 .3 3 1 _ J		“
Д)	- "о !е= И	- Я0°L +И			- Я(?)пост +И - "о°)вр +(Нт - Л0°)кол =
		= 0 + 20,785 + 8,314 + 0,094 = 29,189 кДжмоль'1;
е)	5к°ол = Фкол +	^ — ^	^ -		= 0,015 + —			= 0,199 Дж-моль-'-К"1;
		Г				1000

695

= 165,538 Дж-моль"-К";

= 0,595 Дж-моль ’-К";

= 29,694 Джмоль"-К" 2. Длядейтерия D2 ( М 0г =4,088) Даны условия: n D i = 1 моль, Т = 1000

К, Р = 1 атм.

1. Расчётэлектронныхсоставляющихтермодинамических функций: а>Сэл = 80=1'>

б) Ф®л =RlnQ3„ = /?In 1 = 0; в ) ( я ? - я 01л = 1 ^ /- е 1=0;

2. Расчётпоступательных составляющихтермодинамических функций D2:

У1 +-Л1пГ-Д1пР-30,473 = 2

1,5•8,3141п4,028+2,5 •8,3141п1000-17,375+143,578-30,473= = 130,480 Дж-моль"-К";

В) И - Я 0°)ПОСТ=|ЛГ=20785Дж-моль";

= 130,480 + 20,785 = 151,265

696

3. Расчёт вращательных составляющих термодинамических функций:

а) <2вР =		к Т	1		_ 1	_ 1	0,695	1000	=11,416;
а) <2вР =			— = 0,693 •		Т • В е~ о	=	30,433-2		=11,416;
	h - с - В е с						30,433-2
б) Ф°р = Д1п0вр = 8,314 - In11,416 =20,245 Дж моль~‘-Кч;
в) (я£ - Н% )вр = R T = 8,314 • 1000 = 8314 Дж-моль'1;
г) 5°	= ф°	+ (я£-я0°)Р = 20,246 + 8,314 = 28,559 Дж-моль-1-КГ1;
°вр	^вр Т		гр
д) С	Вр = R = 8,314 Дж-моль { К					1
4. Расчёт		колебательных			составляющих и			общих значений
термодинами-ческих функций:
				УГ1
а)бкол —1 - expj -1,4388^•ш '					= [1 - ехр(-1,4388• 3,11б)]-1 = 1,011;
б) Фкол = «1пСкол = 8 ,3141п1,011 = 0,091 Дж-MOjyT'-IC1;
в) ф 0	= ф«л + ф 0 ост + ф 0 р + ф 0 ол = о + 1 3 0 > 4 8 0 +20,245 + 0,091 =
							= 150,816 Дж-моль-‘-К-1;
							h e m
						= R T
					SV,N		k T
					= 8,314-1000^^ = 426,0 Дж-моль"1;
							4,483
Д> (Я? - H Q			= 20 785 + 8		314 +426 = 29 525 Дят»:-моль-” -1*;
е) 5кол = Фкол + —Г- Я°^0Л= 0,091+							= 0,517 Дж-моль '-К
			Т			1000
Ж)	= ^эл + S°ocr +			5вр + 5к0Л =			151,265 + 28,559 + 0,517 =
							= 180,341 Дж-моль-1-К"1;
з) (~i		( 1гс(й:		hcto/kT					4,483
СР,кол = R ■I - г ^ - ) • т ^ — ------w = 8,314 • (1,4388)2
		I кТ ) (<, h m				/ k T _ (И-483- i f
					= 167,11-0,012 = 1,932 Дж-моль-'-К-1;
+ 1,932 =	~ С р		эл + С р	пост ^ р , в р			^р,кол — 20,785 + 8,314
+ 1,932 =

697

3.1.				= 31,031 Джмоль^К4
	Расчёт электронных составляющих термодинамических функцийдля
HF при Т = 1000 К, Р = 1 атм ( М				др = 20,006):
а)	<2эл = £ о=1;
б) Ф°Л=Я1П<2ЭЛ=0;
в) [ н г		- Яо )эл = £ Я/ • е, =0;
г) 5 и = Фи + k - » o ° L				0 .
'	°эл	^эл т	т

^^р,эл ®’

2.Расчёт поступательных составляющих термодинамических функций

HF:

Юо	( 2 л М - к Т ) У2 R T ,
V^nOCT	I N - h 2
б) Ф^ост = ^1п		inOCT = —/?1пМ + —/?1пГ-/?1пР-30,473 =
		2	2

1,5• 8,3141п20,006+2,5 • 8,3141п100030,473 = 150,469 Дж-мольч Кч;

	(H J	-	Н о	)пост =		^RT	=20 785 Дж-моль"1;
В)	(H J		Н о			^RT		0?
г)	5 °		=фи			И - « 0 ° 1				20,785 = 171,254
г)	5 °		=фи		+.			/пост = 150,469 +		20,785 = 171,254
	‘-’пост			^пост
Дж-моль '-К 1;
д) Ср.пост = \|^ = 20,785 Дж-моль-’-К'									1
3.	Расчётвращательных составляющих термодинамических функций:
а>GBD = — —— ~ = 0,693• Г• В ~ 1а ~ 1 = - -6 - 5										= 33,804»
	вр		1г -с -В е		о			е	20,956
б) Ф°р = /? In <2Вр - 8,314 • In 33,804 =29,274 Дж-моль'1-1C1;
в) (я° -Я§)вр =RT =8 ,3 1 4								1000=8314 Дж-моль-1-
г) 5?п = Ф°п				(я ° - Н ° )
г) 5?п = Ф°п				+ —	___= 29,274+ 8,314= 37,588Дж-моль''-K"1;
	ВР		ВР			у

Д) с /7,вр = R = 8,314 Дж-моль"1-К-1

698

4. Расчёт	колебательных составляющих и общих значений
термодинами-ческих функций для HF:
	-1
а) ЙСОЛ=	1-ехр -1,4388^	= [1 - ехр(-1,4388 - ЗД 1б)]-1 =

=(1-0,0026)''=1,0026; б) Ф"ол = ЛInQKon =8,3141nl,0026 = 0,022 Дж-моль К ,

в) Ф| = Ф°л + Ф°ост + Ф°„ + Ф°ол = 0 + 150,469 +29,274 + 0,022 =

вр

= 179,765 Джмоль-'-К'1;

/гесо

___

Г) { н ^ - Н п )		=-,------ 8,314-1,43884Д30						Дж-моль"1;
V Т	°/кол		Пим/к Т _ 1)		^5,955_j			^ ^
Д) И	- Я о ! = И		- Я	0°)эл + (я ° -Я 0°)пост+ (я ° - я 0°)вр +(я° -Я 0°)кол =
=0 + 20 785 + 8		314 + 129 = 29 228 Дж-моль"1;
			( я ° - я ° )			+0,129 = 0,151 Дж моль" -К" ;
е) 5кол = Ф°ол + —				° /кол = 0 , 0 2 2
ж)	= 5 Э°Л +	5 П°0СТ + S °р +			5 К°0Л =	0 + 171,254 + 57,588 + 0,154 =
								= 208,996Дж-моль^-К"1;
3) С				Jtcw/kT				5,955
	- R /	^	L		=8,314-(5,955)2
^Рукол~ 1V		к Т )
				l^hmlkT _ 1j2				(,5,955
					= 294,83-0,0026 =0,768 Дж-моль''-K"1;
и) С т = С		+С		+ С	+ С		= 20,785 + 8,314 +0,768 =
	^РуЭп “ ^р,пост т ^р>вр т ^/;,кол

= 29,867 Дж-моль^-К” 1 4.Для молекулы N2 ( М = 28,013) дано: Т = 1000К, Р = 1 атм, nN =1 моль.

1.	Расчёт электронных составляющих термодинамических функций
N2:
а)	бэл = 5 о = 1;

б) Ф°л =/г1П<2эл=0;

в) (я® - # о L , = • е»=0;

г> ^ л =0;

д)Ср,эл=0-

699

2. Расчёт поступательных составляющих термодинамических функций

N 2:		/		\3/2
а)		/		\3/2		( 2 3,14159-1,3807•10~16 IQOof 72 Mm RT
а)			2пМ-кТ		RT	( 2 3,14159-1,3807•10~16 IQOof 72 Mm RT
б п о с т	—		NA-h		Р	{ 6,0221-1023-6,6262-10-27 )				Р
= 5,943-102 4 М3/2 -82000=4,873-1029 -М3 /2								=4,873-1029 (28,013)3/2 =
				г0ш 4= 8,314In 7,227			31			= 7,227-Ю31;
б) ф°		=/?in					31
б) ф°		=/?in					10	=154,690 Дж-моль-' К- ;
^ПОСТ			111			6,022-1023
						6,022-1023
в) Фпост = —Л1пМ + —Л1п7’-7?1п/>-30,473 =
нии			2		2
= 1,5 • 8 3 1 4 • In 28,013 + 2,5 • 8,314 In 1000 -									0 - 30,473 = 154,617
									Дж-моль-'-К-1;
ф °			= ^ 4,690+ 154,617				^	Дж-молеГ‘-КГ1;
^пост.ср					2			п
г) (я£ - Я ^ ост =					\| R T = 2 0	7 8 5 Дж-моль-1;
Д) 5 °		= ф °		.+ (я г - ^ о ) ПОСт = 154,667 +					20,785	= 175,453
°ПОСТ			^ПОСТ Т		J

Дж-моль-1-К-1;

е) Ср.пост = | Д = 20,785 Дж моль- К- .

3.Расчёт вращательных составляющих термодинамических функций:

а) Q™ = -Г 7" ' •-			= 0,695 г ^ ° ° . = 173,924 J
4Вр	h-с-Ве	ст	1,998-2
б) ч01	= R \ n Q BJ) =8,314-In173,924 =42,892 Дж-моль-1-К-1;
в) Ф“	=R InГ - R In Ве - R In о - 3,025 =8,314• In 1000 - 8,314• In 1,998-
			-8,314-In2-3,025= 42.888 Дж-моль-1-К-1;
ф0р ср = 42,892+42,888 = 4 2 8 9 0 дж-моль-«.к-<;
г) (я£ - Я§)вр = ЯГ = 8,314 ■1000 =8314 Дж-моль-1;
	. И	- « о 1
г) 5 °, = Фвр + К‘		Т	“ ° Ьр = 42,890 + 8,314 = 51,20 Дж-моль-1-К-1;

д) Ср вр =R = 8,314 Дж-моль-1-К-1.

700

<<< < Предыдущая 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 6970 / 7670 71 72 73 74 75 76 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги

#
20.11.20237.63 Mб17Сборник задач по общей физике.-1.pdf
#
12.11.20235.33 Mб27Сборник задач по общей физике..pdf
#
12.11.20236.71 Mб50Сборник задач по подземной гидравлике..pdf
#
12.11.202313.85 Mб15Сборник задач по разработке нефтяных месторождений..pdf
#
12.11.20236.44 Mб4Сборник задач по сбору и подготовке нефти, газа и воды на промыслах..pdf
#
19.11.202332.07 Mб5Сборник задач по термодинамике физико-химических процессов. Решение задач.pdf
#
12.11.202311.74 Mб27Сборник задач по технологии и технике нефтедобычи..pdf
#
20.11.20235.47 Mб21Сборник задач по физике.-1.pdf
#
12.11.202315.07 Mб10Сборник задач по физике..pdf
#
12.11.202319.97 Mб0Сборник примеров и задач по физической химии..pdf
#
19.11.202327.47 Mб32Сварка в машиностроении. 4.pdf