Первый и второй законы термодинамики. Учебно-методическое пособие

Как зависит от температуры тепловой эффект этой реакции? а) Тепловой эффект реакции повышается с ростом Т.

б) Тепловой эффект реакции уменьшается с ростом Т. в) Тепловой эффект реакции не зависит от Т.

г) Тепловой эффект реакции с ростом Т сначала повышается, затем понижается.

д) Тепловой эффект реакции с ростом Т сначала понижается, затем возрастает.

е) По данному графику невозможно сделать вывод о влиянии температуры на тепловой эффект.

37. На рисунках приведены зависимости теплового эффекта некоторой реакции от температуры.

Как зависят от температуры теплоемкости продуктов и исходных веществ в этой реакции?

а) Сумма теплоемкостей продуктов и сумма теплоемкостей исходных веществ одинаковы.

б) Сумма теплоемкостей продуктов больше суммы теплоемкостей исходных веществ.

в) Сумма теплоемкостей продуктов меньше суммы теплоемкостей исходных веществ.

г) При низких температурах больше сумма теплоемкостей продуктов, а при высоких – сумма теплоемкостей исходных веществ.

61

д) При низких температурах больше сумма теплоемкостей исходных веществ, а при высоких – сумма теплоемкостей продуктов реакции.

е) По данному графику невозможно сделать вывод о зависимости теплоемкостей от температуры.

38. На рисунках приведены зависимости суммарных энтропий исходных веществ и продуктов для некоторой реакции от температуры (Т).

Как зависит от температуры тепловой эффект этой реакции? а) Тепловой эффект реакции повышается с ростом Т.

б) Тепловой эффект реакции уменьшается с ростом Т. в) Тепловой эффект реакции не зависит от Т.

г) Тепловой эффект реакции с ростом Т сначала повышается, затем понижается.

д) Тепловой эффект реакции с ростом Т сначала понижается, затем возрастает.

е) По данному графику невозможно сделать вывод о влиянии Т на тепловой эффект.

39. На рисунках приведены зависимости изменения функции Гиббса G некоторой реакции от температуры.

Как зависят от температуры теплоемкости продуктов и исходных веществ в этой реакции?

а) Сумма теплоемкостей продуктов и сумма теплоемкостей исходных веществ одинаковы.

б) Сумма теплоемкостей продуктов больше суммы теплоемкостей исходных веществ.

в) Сумма теплоемкостей продуктов меньше суммы теплоемкостей исходных веществ.

г) При низких температурах больше сумма теплоемкостей продуктов, а при высоких – сумма теплоемкостей исходных веществ.

д) При низких температурах больше сумма теплоемкостей исходных веществ, а при высоких – сумма теплоемкостей продуктов реакции.

е) По данному графику невозможно сделать вывод о зависимости теплоемкостей от температуры.

40. Определите, какое количество теплоты необходимо для нагревания 2 моль вещества от 200 до 230 К, если известно уравнение зависимости теплоемкости данного вещества от температуры, справедливое в рассматриваемом температурном интервале:

СР = 25 + 0,02·Т.

41. Определите, какое количество теплоты необходимо для нагревания 3 моль вещества от 350 до 400 К, если известно уравнение зависимости теплоемкости данного вещества от температуры, справедливое в рассматриваемом температурном интервале:

СР = 30 + 0,1·Т.

42. Определите, какое количество теплоты необходимо для нагревания 1 моль вещества от 370 до 410 К, если известно уравнение зависимости теплоемкости данного вещества от температуры, справедливое в рассматриваемом температурном интервале:

СР = 25 + 0,03·Т.

43. Определите, какое количество теплоты необходимо для нагревания 2 моль вещества от 280 до 410 К, если известно уравнение зависимости теплоемкости данного вещества от температуры, справедливое в рассматриваемом температурном интервале:

СР = 28 + 0,01·Т.

63

44. Определите, какое количество теплоты необходимо для нагревания 4 моль вещества от 250 до 340 К, если известно уравнение зависимости теплоемкости данного вещества от температуры, справедливое в рассматриваемом температурном интервале:

СР = 44 + 0,02·Т.

45. Определите, какое количество теплоты необходимо для нагревания 1 моль вещества от - 23 до + 67 оС, если известно уравнение зависимости теплоемкости данного вещества от температуры, справедливое в рассматриваемом температурном интервале:

СР = 25 + 0,02·Т.

46. Определите, какое количество теплоты необходимо для нагревания 3 моль вещества от 77 до 127 оС, если известно уравнение зависимости теплоемкости данного вещества от температуры, справедливое в рассматриваемом температурном интервале:

СР = 30 + 0,04·Т.

47. Определите, какое количество теплоты необходимо для нагревания 2 моль вещества от 97 до 137 оС, если известно уравнение зависимости теплоемкости данного вещества от температуры, справедливое в рассматриваемом температурном интервале:

СР = 44 + 0,08·Т.

48. Определите, какое количество теплоты необходимо для нагревания 4 моль вещества от 7 до 227 оС, если известно уравнение зависимости теплоемкости данного вещества от температуры, справедливое в рассматриваемом температурном интервале:

СР = 46 + 0,005·Т.

49. Определите, какое количество теплоты необходимо для нагревания 6 моль вещества от -23 до 77 оС, если известно уравнение зависимости теплоемкости данного вещества от температуры, справедливое в рассматриваемом температурном интервале:

СР = 28 + 0,002·Т.

50. Определите, какое количество теплоты необходимо для нагревания 2 моль вещества от -25 до + 25 оС, если известно, что при начальной температуре вещество находится в твердом состоянии, а

64

при 10 оС вещество плавится. Известна теплота плавления 4,4 кДж/моль. Известны теплоемкости вещества в твердом и жидком состояниях: 8 и 10 Дж/(моль·К) соответственно.

51.Определите, какое количество теплоты необходимо для нагревания 3 моль вещества от -10 до + 20 оС, если известно, что при на-

чальной температуре вещество находится в твердом состоянии, а при 15 оС вещество плавится. Известна теплота плавления 2,4 кДж/моль. Известны теплоемкости вещества в твердом и жидком состояниях: 4 и 6 Дж/(моль·К) соответственно.

52.Определите, какое количество теплоты необходимо для нагревания 4 моль вещества от -30 до +40 оС, если известно, что при на-

чальной температуре вещество находится в твердом состоянии, а при 0 оС вещество плавится. Известна теплота плавления 1,4 кДж/моль. Известны теплоемкости вещества в твердом и жидком состояниях: 2 и 4 Дж/(моль·К) соответственно.

53.Определите, какое количество теплоты необходимо для нагревания 6 моль вещества от -15 до +15 оС, если известно, что при на-

чальной температуре вещество находится в твердом состоянии, а при - 10 оС вещество плавится. Известна теплота плавления 7,4 кДж/моль. Известны теплоемкости вещества в твердом и жидком состояниях: 3 и 5 Дж/(моль·К) соответственно.

54.Используя приведенные данные рассчитайте при Т = 298 К стандартную энтальпию образования Се2О3.

55. Используя приведенные данные рассчитайте при Т = 298 К стандартную энтальпию образования аммиака.

56. Используя приведенные данные рассчитайте при Т = 298 К стандартную энтальпию образования AsCl3.

65

57. Используя приведенные данные рассчитайте при Т = 298 К стандартную энтальпию образования CH4.

58. Используя приведенные данные рассчитайте при Т = 298 К стандартную энтальпию образования C2H5ОН.

59. Используя приведенные данные рассчитайте при Т = 298 К стандартную энтальпию образования C2H4.

60. Используя приведенные данные рассчитайте при Т = 298 К стандартную энтальпию образования СS2.

5 Второй закон термодинамики

1. Вставьте пропущенный текст: «Машина, способная выдавать столько же работы, сколько затрачено на ее получение тепловой энер-

гии, называется _______________».

66

а) вечным двигателем первого рода; б) вечным двигателем второго рода; в) вечным двигателем третьего рода; г) вечным двигателем теплового рода.

2.Самопроизвольный процесс в изолированной системе сопровождается повышением:

а) энтальпии; б) эвтектики; в) энтропии; г) эклиптики.

3.Отметьте правильные формулировки вечного двигателя второго рода:

а) Это машина, которая производила бы механическую работу, в точности соответствующую количеству затраченной на ее получение тепловой энергии.

б) Это машина, которая производила бы работу только за счет поглощения теплоты из окружающей среды не производя ни каких изменений в окружающей среде.

в) Это машина, которая производила бы работу только за счет поглощения теплоты из резервуара, охлаждая этот резервуар без передачи части теплоты холодильнику.

г) Это машина, которая производила бы механическую работу, превышающую количество затраченной на ее получение тепловой энергии.

4.Выберите правильные формулировки второго закона термодинамики:

а) Теплота никогда не переходит сама собой от более холодного тела к более горячему, тогда как обратный переход протекает самопроизвольно.

б) Никакая совокупность процессов не может сводиться только

кпревращению теплоты в работу, тогда как превращение работы в теплоту может быть единственным результатом процессов.

в) Невозможно создание машины, которая производила бы механическую работу, превышающую количество затраченной на ее получение тепловой энергии.

67

г) Невозможно создание машины, которая производила бы механическую работу, в точности соответствующую количеству затраченной на ее получение тепловой энергии.

5.Второй закон термодинамики гласит, что никакая совокупность процессов не может сводиться только к превращению:

а) теплоты в работу; б) работы в теплоту;

в) внутренней энергии в теплоту; г) работы в энтропию; д) энтропии в работу.

6.Вставьте пропущенный текст: «Согласно второму закону термодинамики теплота никогда _______________ не переходит от более холодного тела к более горячему».

а) в изолированной системе; б) полностью; в) при постоянстве давления;

г) при постоянном объеме; д) самопроизвольно.

7.Математической записью второго закона термодинамики яв-

ляется:

а) Уравнение Менделеева-Клапейрона. б) Уравнение Кирхгофа.

в) Уравнение Планка.

г) Неравенство Клаузиуса. д) Уравнение Больцмана.

8.Математической записью второго закона термодинамики яв-

ляется:

а) dS/T ≤ Q. б) dS/T ≥ Q. в) dS T ≤ Q. г) dS T ≥ Q. д) dS ≤ dT.

е) dS ≥ dT.

68

9.Второй закон термодинамики указывает на существенное различие двух термодинамических величин:

а) энтропии и энтальпии; б) теплоты и энтропии; в) теплоты и работы; г) энтропии и работы;

д) теплоты и теплоемкости.

10.Вставьте пропущенный текст: «В неравенстве dS/T ≥ Q знак «больше» относится к ________________ процессу».

а) реальному необратимому; б) идеальному обратимому; в) изобарному; г) адиабатическому; д) круговому.

11.Вставьте пропущенный текст: «В неравенстве dS/T ≥ Q знак «равно» относится к ________________ процессу».

а) реальному необратимому; б) идеальному обратимому; в) изобарному; г) адиабатическому; д) круговому.

6Энтропия

1.Расположите в последовательности возрастания энтропии вещества следующие его агрегатные состояния: газообразное (1), твердое (2), жидкое(3).

а) 1, 2, 3. б) 2, 3, 1. в) 1, 3, 2.

г) 2, 1, 3.

д) 3, 1, 2. е) 3, 2, 1.

2.При плавлении энтропия вещества:

а) увеличивается; б) уменьшается;

69

в) остается неизменной; г) сначала уменьшается, затем увеличивается.

3.При кипении энтропия вещества: а) уменьшается; б) увеличивается;

в) остается неизменной; г) сначала уменьшается, затем увеличивается.

4.При кристаллизации энтропия вещества:

а) увеличивается; б) остается неизменной;

в) сначала уменьшается, затем увеличивается; г) уменьшается.

5.При нагревании вещества его энтропия: а) растет; б) уменьшается;

в) стремится к нулю; г) не изменяется.

6.Выберите верное высказывание:

а) Увеличение энтропии сопровождается ростом хаотичности в распределении частиц.

б) Увеличение энтропии сопровождается ростом упорядоченности в распределении частиц.

в) Увеличение энтропии не сопровождается изменением упорядоченности в распределении частиц.

7. Как связаны энтропии сложной молекулы и простой? На примере кислорода.

а) Чем сложнее молекула, тем ниже ее энтропия.

б) Максимальной энтропией обладает наиболее устойчивая молекула.

в) Чем сложнее молекула, тем выше ее энтропия.

г) Для веществ, состоящих из одинаковых атомов, энтропия одинакова.

70