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

в>

= Фэл + Фпост + Фвр + Фкол = 154-692 +42,692 + 0,286 =

рт hcd)

= 197,815 Дж-моль-|-К-1;

г) {нт - Н%) =

кТ ,= 8>3144.4388-2,358 381 дж-МОль_|;

\ЯТ

“ 0 Асол

l h m /кТ _jj

е3,393-1

д) (//? - Я"), = (//«- //0°)эл +И

= 0 + 20 785 + 8 314 + 981 = 30081 Дж-моль-1;

е)

=Ф°ол +— 7

^ол =0,286+0,981 =1,267 Дж-моль'1-К'1;

ж)

= 5 Э0Л + 5п0СТ + 5®

+ 5к0Л =

175,453 + 51,206 + 1,267=

вр

2

=227,926Дж-моль-1-К-1;

3)Г

-

Р Г,1Ш‘ ]

е hcw/kT

2

е3,393

Р'К0Л

\ КГ )

'

= 8,314-(3,393)

= 3,444Дж-моль''-K'1;

^ р Х

^-'р.эл 4" ^р.пост 4* ^р,вр 4" ^р,кол

® + 20,785 +

а)

/ 2i t M - k T

\3/2

а пост

)

NA-h

б) Фпост = R I

n f

=8,314In 8,01° '1Q^ = 155,547 Дж-моль''-ir1;

i, NA J

Совпадение

и Ф^ст удовлетворительное.

Д)

—<ь°

. (я°~яоL

^пост^^пост-*

—

е) Q

Дж-моль^-К” 1

а) <2вр =— — -

=0,695 —° - =407,864’

вр h c-Be

а

1,741-2

б) Ф°р =Л1п(2вр =8,314-1п407,864=49,975 Дж-моль'1-К"‘;

в) (я° - H Q )

= R T = 8,314-1000=8314 Дж-моль" 1;

/вр

’

И

- я 0°1

т

Й. = 49,978 + 8,314 = 58,289 Джмоль''-K"1;

1T/~l

= 217,577 Дж-моль -К

1гс(й

гW*/S -

)

=

к Т

^_ 8,314-1,4388-1,904_ 1 ,5 7 4 Дж-моль 1;

110/кол

Г ь ш / к Т

_И

^2,739__А

“

д)

(н т -

е)

^кол

=0,555 +1,574 = 2,129 Дис-моль^-К"1;

' ^кол

ж) S i = С

+ С ет + *вр + С п

= 1 ' - 5 2 3

+ 1 7 6 -3 1 0

+ 5 8 -2 8 9

+ 2 - 1 2 9 =

з)

= 221,926 Дж-моль”1-К"1;

2,739

h c ( 0 ; ) 2

е м т

= 8,314-(2,739)2

е

^р.КОЛ

^

кт

)

^Иш/кТ _ | j2

=4,609 Дж-моль-|-К-1;

и)С

т=С

,„+С

+С

+С

= 20,785 + 8,314 +4,609 =

'

' - ' р Х

^р ,Э Л

~ ^/7,ПОС ' '- " /7 ,В р

~ '‘"/?,КОЛ

’

’

’

= 33,709Дж-моль''-K' 1

= 1 атм,

/2So

=

1 моль.

SO:

бэл “ 8о “ 3»

б) Ф°л = Д1п0эл =8,3141п3 = 9,134 Дж моль''-K-1;

,>(ff? - « o ° L = S A '/ -e,=0;

г)

S0 =Ф°

I

(И° ~ й °1. -

Q m Лж'моп[.~' К'1:

^ ^р,ЭЛ

0 *

f

\3/2

а)

г 2 п М - к Т '

—

= 4,873• 1029(48,059)3/2 =1,624-1032'

бпост

6)Ф° = * 4 ^

=8,3141п 1 6 , 2 4 ‘.12—= 161,425 Джмоль’ К_ ;

N А

7

6,022-1023

г)

S',

= ф»

*

Ьост =161,425 + 20,785 = 182,211

ПГ.

__

ПОС

^ПОСТ

-1

Дж-моль~ -К";

е)

Ср>пост = |/? = 20,785 Дж моль-' К"1.

3.

Расчёт вращательных составляющих термодинамических функций

для N0:

а) Q

= —

—

-

= 0,695 10° — = 963,939-

* вр

h

c - B e

о

0,721-1

+ 1Яг

Я°)вр = 57,126 + 8,:314 = 65,44 Дж-моль^-К"1;

г

а) о

=

1 —ехр| -1,4388

= [l - е х р ( - 1,4388 • l,148l)]_I = 1>238;

>£кол

-1 ту-1.

в) Ф%=Ф°

+Ф°

+Ф°

+Ф°

= 19,134 + 161,425 +57,126 + 1,775 =

=229,468 Дж-моль'1-К"1;

(и0 _ „о\

_

R T hCti)

IW кТ

\НТ

Но)коп

^1,ш1кТ_ jj

г1’552-!

д) (# £ - Я д jj; = 2 0 785 + 8

314 + 3 257 = 32 357 Дж»•моль ;

е) - С

{н® —Н®)

1

= Фкол + ■ т т° — = 1.775+ 3,257 = 5,032 Дж-моль' -К' ;

ж)

=261,777 Дж-моль'’-K"1;

3> с п кпп = R - \ ^

- 1

----------ст = 8,314• (1,652)2 - ^ Ц г

' р , КОЛ

kT J [ehm/kT

4,211*

= 6,657 Джмоль_1-К-1;

и) С р £ ~ Ср,эп

^р.пост

С р , Вр + ^р,кол =

20,785 + 8,314 +6,657 =

в) (w? -

= SAf, е, =0 ;

г) $0 =ф 0 + M Z £ OL , 0;

°ЭЛ ^ЭЛ '

J ,

(

\ 3 / 2

а) о

2nM’kJ

— = 4,873-1029(159,818)3/2 =9,873-1032;

запоет

N A - h 2 )

Р

6) Фпост = Р inf

NA )

=8,3141п 9 ,8 7 3 ‘10^ = 176,406 Дж-мольч-К'';

У

6,022 1023

в)

(я£ -Я # )пост = |/г Г = 2,5-8,314-1000=20 785Дж-моль’1;

1Н0 _ ттО\

Г)

5 °

= ф 0 _ +

А _

1

---------2il0CT = 1 7 1 4 0 б + 20 ,7 85 = 197,191

‘“’ПОСТ

^*ПОСТ

'

у

,

Дж-моль- |К_1;

е)

г

= - R

= 20 785 Дж-моль_| К-1

^р.пост

2

Щ/OJ

3.

Расчёт вращательных составляющих термодинамических функций

Для Вг2:

a) Q

= - Ж

— .-

= 0,695

= 4237,805

вр

h - c - B e

ст

’

'

0,082-2

в) (я^ -Я о)вр =ДГ = 8,3 1 4 - 1 0 0 0 =8314Дж-моль"1;

г)

-<ь°

, (ЯГ-^0°1р _ 69.437 + 8.314 = 77.751 Дж-моль-'-К4 :

°вр “ ^вр '

J,

д) Срвр = Я = 8,314 Дж-моль"'-К" 1

4.

Расчёт

колебательных

составляющих

и

общих

значений

термодинами-ческих функцийдля Вгг:

а) <2кол=

1 -expf —1,4388— I

= [l-exp (-1,4388-0,3253)]~‘ =

2,674;

L

v

т)\

в)фО=ф°

+ф0

+ф° +ф°

=0+176,406 +69,437 + 8,203 =

^ЭЛ

ПОСТ ^^Вр

КОЛ

= 254,046 Джмоль"'-К"1;

/кхо

г)

\п Т

(н°_н0^

_

кТ

_ 8,314-1,4388-0,3253 _ 6 518 Дж-моль ;

н 0 /к о л

е 0 , 4 6 8 _ 1

д) [ H J - - H

Q

= 2 0 785 + 8 314 + 6

518 = 35 617 Дж-моль"1;

[J J Q _u O

\

|

i

е) S'L

+^ -----^ к о л

=8 2 0 3 +6,518 = 14,721 Дж-моль" -К

;

ж) si = sS,■’ЭЛ

+1 Snoc‘-’п о с т

+1 5°в р +‘

‘•'КОЛs“

= о + 197,192 4 77,751 + 14,721 =

= 289,664 Дж-моль"1-K'1;

\ 2

J ic w /k T

= 8,314-(0,468)2

1,597

'p ,K O S l

V k T

J

l^/im/kT _ jjj2

0,5972

= 8,160 Дж-моль"|-К

») CpX =CpM +Cp,noCT + Cp„

+ Cp,m„ = 20,785 4 8,314 4 8,160.

= 37,259 Джмоль-'К"'

8 . Для газообразного IBr ( M = 216,809) даны: Т =

1000 К, Р = 1

атм,

^IBr =

* моль.

r) s o

=ф»

г р

’

’ °ЭЛ

^ЭЛ т

1Вг:

\3/2

(

RT

2пк

\ 3 / 2

а) о

2пМ -кТл

5 / 2

=

R-T м 3/2- =

VJnOCT

N A-hl

Р

N* к2

р

2-3,14159 1,3807 10,-1 6

\ 3 /2

82,06•7’5/2М3/2- =

6,022-1023(б,6262-10_27f J

Р

= (3,281-1013)3/2 • 82,06-10005/2 -216,8093/2 -1 =1,449-1033;

* т

6,022-10

J

N A J

в) (я£ -^ о )пост = - ЯГ = 2,5-8,314-1000 =2 0

7 8 5

Дж-моль4 ;

г)

г0

_ фО

,

И -До),!пост= 179,624

+

20,785 = 200,410

°пост ~ ^пост т

Дж-моль ‘-К

=—2 J

-1

е) с

П ППГТ

-р.пост

Г* = 20,785 Дж-моль' -К'

3.

Расчёт вращательных составляющих термодинамических функций

для IBr:

а)

кТ

-

=0,695

1 0 0 0

= 1,2236• 104:

ввр h

c -Be

а

’ "0,0568-1

в) (я £ -Я # )вр = R T = 8,3 1 4 - 1 0 0 0

=8314 Дж-моль4 ;

г)

* 0 .ф »

гр

!Е.= 78,253 + 8,314 = 86,567 Дж-моль_|-К-1;

°Bp ^вр т

д) Ср,вр = л = 8,314 Дж моль-'-К-'.

4.

Расчёт

термодинамических функцийдля ГОг:

а) бкол =^1-ехр^-1,4388^

= [1-ехр(-1,4388-0,2687)]"1= 3’115;

в )

ф £ = ф °

+ ф °

+ ф °

+ ф°

„Jiaa

г) (н° _ н°)

_ .

кТ

8,31410001,43880,2687_ 6 802 Дж-моль

\нт Щ/кол ^/,до/Гг_1|

е ° '3 8 7 - 1

/zjO_rrOj

е)

=Фкол+ v

Т

*> $ . - s j , + s L , +

+

s i

Г

- D

1гсщ ]2

еш,кТ

=8,314-(0,387)

2 1,473 _

^р,КОЛ —A 1

KT

J

^licca/kT _ jjj2

0.4732

A rGft ^ Д гФ у

А гН р .

a) In AT,

RT

RT

б)Ф«н=л1п<2в„;

N А У

г)ф£=Я1п бобщ |;

. NA )

/ \

д)1п £ р = 1п П е р

_ М о ;

i QV

Я71

АГЯ0°

е) к0=П'дЦ?

яг

<21‘

( ^2 Л

п 2

С;

.

•

v

Qa )

3/2

]

r2nMcukT'

г2пМа кТл

RT f

R T

W

, Qa 2)ПОС

NAh2 )

Р

NA/ {

NAh2 J Р

2 n k

\3/2

J_

( о

\

'

R

• Г5/2 =

\N Ah*y

, Mci2 J

f

^ У з^ 5 3 ^ . 2(юо5,2 ,

У 2 1 Ю

\

6,022-1023

к

2

J

в) Расчёт вращательных сумм по состояниям:

Оа

1

_/»с-Ве -а _ 1,4388-0,24415-2 = 7,126 1 0,-4-

2d 2 / вр

бсь2 >вр

кТ

1000

г) Расчётколебательных сумм по состояниям:

( ОпЛ

=0,553'

Оси.кол

L

\

Т ) \

[

\

1000JJ

\.Qa2jKOn «С'2.КОЛ

д) Расчётэкспоненты:

Дг«0°

= е-28’776 _ 3 24.10~13.

RT

= ехр| - ? 3 9 ’? 4 0

1

8,314

е)

Расчёт К р

:

= 20,812 • 6,04 • 107 • 7,026 • КГ4 • 0,553 • 3,24 • 10' 13

= 1,58 • 10- 7

2.

Дляреакциидиссоциации молекулярного иода 12 =

21 K

v рассчи-

0

-1

= 148,826 кДж-моль

1) Формулы длярасчёта:

а) A rG ° = - R T In К р \

б)

1п*

_ АГС°_АГФ°

АГЯ0°-

р

R T

R

R T

В) ^ВН *“ ^ ПбвН’

г)

ф°

( г\

\

= R In

От

^пост

1X111