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 69 70 71 72 7374 / 7674 75 76 > Следующая >>>

б) Заселённости уровней:

N0 =	= 6315	= 2849; N 2 = ° ’661 •104 = 630-
7,917		7,917
3. А. Константу равновесия		К р реакции Ь = 21 при Т = 2000 К и Р = 1
атм, А г/ / д =	148820 Дж-моль-1 вычисляют по формулам:

	р		RT			R
б )	ф0н = л1п(2в„;
			^ о			^
в) Ф^ост =/?ln				а^ПОСТN,
			Ч 'М J
			Г гл		\
г) Фг = Д1п			бобщ		)
			"А		)
д) In К р = In п				Г й Я
д) In К р = In п					n v«
			/	1	n v«	/
				1		/
е ) * Р = П		UV,J				1
е ) * Р = П							>

\ Щ RT

{

J*1

Б.Расчёт отношения сумм по состояниям.

1.Расчёт отношения электронных сумм по состояниям:

(	2 Л	гЛ
Qt
KQh J		8о
Q l	= g o +	8 i exp(“ 1.4388

4 + 2 « p ( - U 3 8 8 ^ 5 ] . 4 , 0 0 8 ; 2000

Q 23JI = 4,0082 = 16,064 •

2. Расчёт отношения поступательных сумм по состояниям:

2п М к Т	\3/2	2пк	хЗ/2
	R T		« . M 3/2j.5/2 ;
бпост	N a P		N a P
N Ah 2

731

е Г				2П'к		\3 /2	/ - , 2 V"2
е Г				2П'к			M i	r 5/2 =
Q\	УПОСТ			'J J 2			2 у	r 5/2 =
Q\	,						M
		21,829-Ю20 -82^ (				126,908^
		^ 6,022-1023 j			l	2	20005/2 = 2,251•109•
		^ 6,022-1023 j			l	2	J
3. Расчёт отношения вращательных сумм по состояниям:
г й 2Л		1		/tc -V	а _ 1,4388-0,0374-2 = ^			ш _5.
Qu, вр		2-Вр		кТ			2000
		Gl,,l
4. Расчёт отношения колебательных сумм по состояниям:
( ~2 ^		1		1- е х р		- 1 ,4 3 8 8214,55 = 0,143-
Ж		1		1- е х р		- 1 ,4 3 8 8214,55 = 0,143-
о, ,		GI2,КОЛK					2000
УКОЛ
5. Расчёт экспоненты:
( .		_.п\		"148826
ехр	- А	ГЯ °0	= ^8.314-2000		= !,30 • 10~4 *

6.Расчёт К р :

=16,064 • 2,251 • 109 • 5,381 • 10~5 •0,143 • 1,30 • 10~4 = 36,17 • (В спр. Глушко К р = 34,17).

Вариант 6

1. Заселённость электронных уровней N j атомов S при Т = 1500 К и Р -

1 атм определяется по формулам:

а) бэл = Z &	kT = I S , exp[ - у			\| =
= 5 + 3 ex p (-l,4 3 8 8 ^ ^			+	573, 6	= 7,626-
= 5 + 3 ex p (-l,4 3 8 8 ^ ^			+	e x p - 1 , 4 3 8 8	= 7,626-
	{	1500		1500.
б) Заселённость электронных уровней:
N0 =-^2- = —- — = 0,656’ ^		= ^	^	= 0,269’ N2 = T S	= 0’075’
7,626		7,626		7,626

732

2. Теплоёмкость моль СО при Т = 15000 К и Р = 1 атм состоит из суммы

1	с			с^		С
р9ЭЛ’ ^ р , п о с т * v					'р 9вр»	^ р 9кол-
в) Спр»эл,п=1^ Нэп					= 0 ;
			v	ЭГ	V J
б)	с		Л	* .			.-I
	'-'р.пост		2				-I Т/--1.
			2
Ср,вр = У? = 8.
Ср,вр = У? = 8.
г)					У1Сй)//:Г			ЛЗД22
		/zccoV			У1Сй)//:Г		= 8,314-(ЗД22)2	ЛЗД22
'Рукол = R		/zccoV						• = 3,890;
'Рукол = R								• = 3,890;
								(e3,i22_1 J2
Д) С р дооо				= 20,785 + 8,314 + 3,890 = 32,989 Дж-молеГ'-К”1
(В спр. Глушко С р дооо =						33,18 Дж-моль_1-К-1).
3. А. Константу равновесия реакции NO = 0,5N2 + 0,5Ог Определяют при
Т= 2000 К, Р = 1 атм и Д г/ / д =							“90286 Дж-моль"1по формулам:
» ) , „ * = - ^					= М ? . М о ;
	р			К Т	R		R T
б) ФвН= /?InQ bH;
				ВН
в) ф°		=/?1n			ПОСТ
^	ттлг.т		iV 111

N , г) ф0 = Л 1п^^!«

	^
д) In К р = In п	V
д) In К р = In п	;
/	к

e ; Vf

e ) * D = n

QT‘

	. M	o ;
У	R T
	/

	M	o l
i v F ' exp	/гг

Б.Расчёт отношения сумм по состояниям.

1.Расчёт отношения электронных сумм по состояниям:

733

-Ar«o

Q»l<V					о1/2 . a " 2
Q»l<V					*0,N2	*0,0'2	_		= 0,433-
\	QNO		J		£O,NO
\			J
2. Расчёт отношений поступательных сумм по состояниям:
(	-Л/2	/0/2			Ч	' 2 " Г	3'2		5,293-5,657 N3/2
	^ N 2	у о2			Ч	' 2 " Г	3'2		5,293-5,657 N3/2
	2NO					м N0			30,106	= 0,597-
	2NO					м N0			30,106
3. Расчёт отношений вращательных сумм по состояниям:
z-,1/2	/»1/2 ^				,	ч
О11*-О1					( У ° ) л / о ____				1,70427
^ N 2	^о2				( У ° ) л / о ____				1,70427
6 NO						\1/2			1/2	2
6 NO				(Ве • ст)"2 • (Ве • а)"2				(1,9983 • 1,44562)1/2 •		2
		'в р				>2
4. Расчёт отношений колебательных сумм по состояниям:
0 У2-Ои2^						1- exp(--1,4388)t0NQV]
«N,	У0,								Т J	1/2
2 N O							y i l / 2 r		/	1/2
2 N O					1-exp -1,4388				1 -e x p f-1,4388 “ О,
					1-exp -1,4388				1 -e x p f-1,4388 “ О,
					[ l - e x p ( - 1,4388 • 1,2699)]					= 1,004-
										= 1,004-
	[l -	ex p (-1,4388 • 1,572 l ) f 2 [l -						e x p (-1,4388 • 1,053)]1/2

5. Расчёт экспоненты: -30285

eRT _ e 8,314-2000 = 1 3 3 4 4 0 3

6.Расчёт К „ :

Kp = 0,433 • 0,997 • 0,587 • 1,004 • 1,334 • 103 = 3,55 • 102

Вариант 7

1. Расчёт Ф у , , S j и Ср для моль Хе при Т = 1000 К и Р = 1 атм ( М Хе = 131,3) проводится по формулам:

а) 2эл = 0:

б) Ф°л=5э0л=яэ0л=ср,эл=о;

в) Ф2ост = - ^ 1пМ - - ^ ) п7’-30,473 =

=1,5 *8,3141n131,3- 2,5•8,3141п1000-30,473=173,932 Дж-моль_| К' ;

734

г)	-Яо)ПОст =\| ^		=2,5-8,314 1000=20785 Джмоль"1;
Д ) s L r	= Ф п о ст +	~	^ пост = 1 7 3 ,9 3 2 + ^ * 5 = 1 9 4 ,7 1 7 Л ж - м о л ь 4 * - 1 ;

I.TS-I

е) с „ = - R = 12,471 Дж-моль' К

Р2

2.Вероятности нахождения атомов С в основном и двух первых

возбуждённых состояниях при Т = 1500 К и Р - 1 атм определятся по уравнениям:

а) Сэл = 1 8ie~e/kT = 1 8i exp f- W AT

=l+3exp^-1,4388				16.	5 e x p f - 1,'4388		43,4
=l+3exp^-1,4388				— 1 +	5 e x p f - 1,'4388		=	1 + 2 ,9 5 2 + 4 ,7 9 5	= 8 , 7 4 7 ’
				1 5 0 0 J	Я		1 5 0 0
б) Расчёт А^г-:
N 0	=	-=i O L -_ =		o , 1	2,952		^	4,795	;^ ^ = 0 . 5 4 8 -
N 0	=	-=i O L -_ =		o , 1	1 41 =;	Л Г- ?	^	= 2 =0 ’ 3 3? 8	;^ ^ = 0 . 5 4 8 -
	(2ЭЛ		8,747		8,747			8,747
3. Константу равновесия К D реакции Вг2(Г) = 2Вг при Т = 1500 К, Р = 1
атм, Д г# 0		= 190 140Дж*моль 1вычисляют по формулам:
А- а) 1п К =М г _ М 0 ;
		р	R	R T
6)<t>°Bli= R]nQ BH-,
			вн
в)ф °			=/?1п	бпост
	^ПОСТ		11111	N A J
				N A J
г) ф£ =Я1п Qo6ui
			" а 7
д) InК р = In				C f i		M	i ;
д) InК р = In				QV		R T
						R T

е) к			Г еГ П		. M	i
е) к	=	П	Г еГ П		/гг
л р		П	DV/'
		/	DV/'
		/	1 й у

Б.Расчёт отношения сумм по состояниям.

1.Расчёт отношения электронных сумм по состояниям:

735

а)	бвг,эл		_ п 2
а)	~		УВг,эл
	\ Q BT2JЭЛ 8	о,Вг2
	Свг = I Sie- '	1' " =	I *. « р ( - ‘.4388у -

й>, = 4 + 2 e x ^ - l , 4 3 8 8 ^ i j = 4,058i

( 2 Л

6)=(<2вг)эЛ = 4 .0 5 8 2 = 16,403

VGb6 Лл

2. Расчёт отношений поступательных сумм по состояниям:

		1		2л■МкТ	\3/2	2л-к	чЗ/2
		1	i	2л■МкТ	/гг	2л-к	^ М 3/2 .j-5/2 _
\Q	BT	'*л	i	N*h2			NA
\Q	2 )	'*л

= 2,43-10-2 79,- - 1		• 15002’5 = 5,480 • 108-
V	/

3.Расчёт отношения вращательных сумм по состояниям:

'-2 '

Овг	— -—	= - ( В	е	- o)Rr =	• 0,0821 • 2 = 1,575•10~4•
VQBr2 ; вр	<2вг2,вР	к Т К	е	'Вг*	1500

4. Расчёт отношений колебательных сумм по состояниям:

КОЛ бвг21Г .,КОЛ

5. Расчёт экспоненты:

1-ехр -1,4388 325,32 = 0,218-

1500

-А ,и1	-191140
е RT	= е 8,3141500 _ 2 3 9 . Ю“ 7
6. Расчёт К р ( К р = К'р/Р ):
К р = 16,403•	5,48 • 108 • 1,575 • 10~4 • 0,268 • 2,39• 10-7 =9,03-10-2-

Вариант 8

1. Для вычисления электронной составляющей приведённой энергии

Гиббса Ф эл атомов О при Т= 1000 К, Р = 1 атм по формулам:

736

а> <2эл = Z 8ie~dkT = 1 8i expl -1,4388		со
а> <2эл = Z 8ie~dkT = 1 8i expl -1,4388		AT
= 5+ 3exp -1,4388,158,3	+ exp -1,4388226,98 = 8,109;
' 1000		1000 J

-1 T/* 1

б) ф° =Rln<23„ = 8,3141n8,109= 17,401 Джмоль"' К

2. Расчёт энтропии NO при T = 298 К, Р = 1 атм осуществляется по

формулам:

а) Расчёт электронной составляющей энтропии:

5°л = Фэл = RIn <2эл = R In So = 8.3141П 4 = 11,526

Дж-моль-1*K_1

б) Расчёт IS’,ПОСТ •

S°0CT=-RlnM +^RlnT- 9,687=

= 1,5 • 8,314 • In30,006 + 2,5 • 8,314 •In298 - 9,687 = 151,139 Джмоль-'-КГ1.

в) Расчёт S g p :

5вР = Д1п7’ - Я 1 п В г -Л1пст + 5,289 =

= 8,3141п 298 - 8,3141п1,7043+5,289 = 48,686 Дж моль_, К_

г) Расчёт S K0J1:

S*on=R

1,4388-1904,4		_ 1пГ	(	1,4388-1904,4"П
= 8,314	298	_ 1пГ	(	1,4388-1904,4"П
= 8,314	1,4388-1904,4	[‘ - “	V	298	JJ'
е	298 -1				-

= 1,081-10 2 Дж-моль '-К'1.

д) Расчёт суммарной энтропии:

5 ^ 8 = 1 1 ,526+151,139+ 48,686+ 0,011=211,362 Дж-моль’1Г 1.

Табличное значение 5 2 9 8 = 220,98 Дж-моль -К

737

3. А. Расчёт константы равновесия К р реакции F2(r) = 2F при Т= 1500 К,

Р = 1 атм, A TH Q = 154 550 Дж-моль-1 проводится по формулам:

A . a ) ln K

Р RT R RT

б)Ф°н =Я1певн;

*0 _ п1_( Qnoc

N A )

			{	N A
				' ^ / V '	>	1
д) In		= In		Q i '	1	1
д) In		= In		п		1--------
				п У -	,	1--------
				п У -	,
е)			V 'л 1			Д г«С
е)	к р =П		V 'л 1		.г ,	RT
	к р =П				*С

оУ ‘ .

У<

Б.Расчёт отношения сумм по состояниям.

1.Расчёт отношения электронных сумм по состояниям для реакции

			F2(r) = 2F:
(	\	п 2	п 2
а) Q F		= _QF_ = QE = Q2-,
K Q F2 J эл		8O,F2	1
«	QF - T . 8iе]ф ( ~ -£jrj = 4 + 2 e x f { - 1 , 4 3 8 8 = 5,356■

B)Qf = 5,3562 = 28,687 •

2.Расчёт отношений поступательных сумм по состояниям:

/ 9 N		/	\3/2	RT	(	\
QF	1	_	2п-МкТ	RT	2 к - к	^	М 3/2 -Г5/2 =
I 6 ** , пост	N A	1	ДГ./j2	P -NA	№ 2J
I 6 ** , пост	А	ч	Д )	P -NA	№ 2J
						\3/2	,7.
				=2,49• 1СГ2^у)			• 15005/2 =6,353• Ю

3.Расчёт отношения вращательных сумм по состояниям:

738

о		= —	= — {ве • о)р =
QF '		= —	= — {ве • о)р =	• 0,890 • 2 = 1,708 -10-3 •
W0*г	,	Ор	кТ ' с ,г2	1500
W0*г	Л Р	^ р2

4.Расчёт отношений колебательных сумм по состояниям:

/ о ^	1	С0р
Ш	1	С0р
Ш	1 - е х р -1,4388
Укол	Q F2,кол	Т
Укол	(
	(	917,55"
	1 - е х р	-1,4388	= 0,585-
		1500	,

5. Расчёт экспоненты:

- Д ГЯ 0°

-154550

gRT = е 8,3141500 = 4Д 64-10"6

6.Расчёт К р :

Кр = 28,687 • 6,353 • 107 • 1,708 • 10"3 • 0,585 • 4,164 • 10_6 = 7,583 •

(Кр =К'р/Р).

739

	ОГЛАВЛЕНИЕ
		Стр.
Введение		5
Глава 1.	Уравнения состояния газов.............................................	10
1.1.	Идеальные газы.....................................................................	Ю
1.1.1.	Решение задач.......................................................................	Ю

1.2.Применение уравнений газа в идеальном состоянии

	для термокаталитических процессов.............................	31
1.2.1.	Решение задач......................................................................	31
1.3.	Термодинамические процессы в идеальных газах ....	34
1.3.1.	Решение задач......................................................................	34
1.4.	Уравнения состояния реальных газов..........................	39
1.4.1.	Решение задач......................................................................	39
Глава 2.	Первый закон термодинамики, внутренняя энергия,
	теплота и работа..................................................................	44
2.1.	Теплота..................................................................................	44
2.1.1.	Решение задач.....................................................................	44
2.3.	Работа термодинамических процессов........................	53
2.3.1.	Решение задач......................................................................	53
2.4.	Внутренняя энергия как функция состояния..............	66
2.4.1.	Решение задач.....................................................................	66

2.4.2.Зависимость внутренней энергии от объёма,

	давления и температуры...................................................	69
2.4.2.1.	Решение задач.....................................................................	69
2.5. Энтальпия как функция состояния................................		80
2.5.1.	Решение задач......................................................................	80

2.5.3.Связь тепловых эффектов припостоянном

	давлении и постоянном объёме.......................................	88
2.5.3.1.	Решение задач.....................................................................	88
2.5.3.2.	Решение многовариантных задач..................................	93
Глава 3.	Теплоёмкости......................................................................	96
3.1.	Решение задач......................................................................	96
3.2.	Связь между истинной и средней теплоёмкостями.......	118
3.2.1.	Решение задач......................................................................	118

3.3.Эмпирические методы расчёта теплоёмкостей газов

	и жидкостей...............................		125
3.3.1.	Решение задач......................................................................		125
3.4.	Теплоёмкости	твёрдых тел. Квантовая	теория
	теплоёмкости	газов и твёрдых т ел ...............	127
3.6.1.	Решение задач......................................................................		127
Глава 4.	Термохимические закономерности.................................		130

740

<<< < Предыдущая 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 7374 / 7674 75 76 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги

#
20.11.20237.63 Mб20Сборник задач по общей физике.-1.pdf
#
12.11.20235.33 Mб29Сборник задач по общей физике..pdf
#
12.11.20236.71 Mб54Сборник задач по подземной гидравлике..pdf
#
12.11.202313.85 Mб23Сборник 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 Mб37Сборник задач по технологии и технике нефтедобычи..pdf
#
20.11.20235.47 Mб23Сборник задач по физике.-1.pdf
#
12.11.202315.07 Mб11Сборник задач по физике..pdf
#
12.11.202319.97 Mб1Сборник примеров и задач по физической химии..pdf
#
19.11.202327.47 Mб36Сварка в машиностроении. 4.pdf