Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Некоторые аспекты химической термодинамики. Учебное пособие
.pdf
ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ
2
2
2
V
THdT
dT
Используя энергию Гиббса, решите, осуществима ли
реакция
1
2
при
AgClClAg
5
Па и 298 К.
100131 ,constP
Решение
,
STHG
298
8126
)(f
1
ClAgAgCl
2
моль/кДж,HH
(теплота образования),
1
69420796
/5,10958477,57298126800
мольДжG
,
Кмоль/Дж,,,,SSSS
77570223
.
./585,109
Так как
молькДж
, следовательно, реакция в указанных ус-
0
G
ловиях осуществима.
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В ОДНОКОМПОНЕНТНЫХ
СИСТЕМАХ
Связь между основными термодинамическими параметрами однокомпонентной двухфазной системы, находящейся в
состоянии равновесия, выражается уравнением Клапейрона Клаузиса:
dP
пф
..
, (76)
где
H – теплота фазового перехода в условиях равновесия
..ïô
фаз (испарение, плавление, возгонка, превращение полиморф-
ных модификаций);
dP
– температурный коэффициент давле-
ния насыщенного пара;
– разность молярных объёмов фаз,
V
находящихся в равновесии.
Для равновесий: твёрдое вещество пар и жидкость
пар в области температур, далёких от критической, при условии, что
= /,
пар.
51
2
.).(
ln
RT
H
dT
Pd
constH
.).(
const
RT
H
P
.).(
ln
12
.).(
1
2
11
ln
TTR
H
P
P
)(TfP
TP
V
T
G
P
VdP
T
G
VP
T
G
P
S
T
G
P
T
. (77)
После интегрирования при условии
получа-
ем:
, (78)
. (79)
Уравнение (76) объясняет ход и направление кривых
на диаграмме состояния однокомпонентной системы
в координатах
.
ВАРИАНТ 1
1. Зависимость изобарно-изотермического потенциала от
температуры (при условии, что единственный вид работы –
работа расширения) имеет следующий математический вид:
1) увеличивается с ростом температуры,
2) увеличивается с ростом температуры,
;
;
3) с ростом температуры может увеличиваться или
уменьшаться в зависимости от знака V,
4) уменьшается с ростом температуры,
;
.
2. Система изолированная, если постоянными являются
термодинамические параметры:
1)V и P; 2)S и Т;
3)Uи V или H и P; 4)Vи T или P и
.
52
3. Направление самопроизвольного протекания реакции
163S
0S
0S
S
H2 + ½O2 → H2Oж, в условиях при P = 1 , T = 298 K и изменении энтропии
/· таково:
1) система находится в состоянии равновесия, так как
давление и температура постоянны;
2) в сторону диссоциации воды, так как
3) в сторону образования воды, так как
;
;
4) ответа дать нельзя, так как в этих условиях величина
не определяет направление самопроизвольного протекания
процесса.
4. Для расчѐта изменения энтропии в процессе превращения 1 воды, взятой в виде льда при 0 ºC, в пар при 200 ºC
и давлении 1 необходимы данные:
1) теплота плавления льда при 0 ºC, разность теплоѐмкостей воды в жидком и газообразном состояниях при 100 ºC и
при 200 ºC, а также теплота испарения воды при 100 ºC;
2) теплота плавления льда при 0 ºC, зависимость от температуры теплоѐмкостей жидкой воды в интервале
0 ºC – 100 ºC, а также теплота испарения воды при нормальной
температуре кипения;
3) теплота плавления льда при 0ºC, значения средних
теплоѐмкостей жидкой воды и водяного пара в интервале соответственно 0ºC – 100ºC и 100ºC – 200ºC и молярные объѐмы
жидкой и газообразной воды при температурах 100ºC и 200ºC
4) теплоѐмкость льда при 0 ºC, теплота испарения при
100 ºC, средняя теплоѐмкость водяного пара в интервале
100 ºC – 200 ºC и разность объѐмов пара при 200 ºC и 100 ºC.
5. С ростом температуры давление насыщенного пара над
жидкостью изменяется так:
1) не зависит;
2) уменьшается;
53
3) увеличивается вплоть до критической температуры, а
.
.
)(
H
VVT
dP
dT
0.
VV
0.
VV
)(
..
VVT
H
dP
dT
0.
VV
PH
RT
dP
dT
.
2
.
.
)(
H
VVT
dP
dT
0.
VV
SdTVdPdG
SdTTdSdG
PdVTdSdG
SdTVdPdG
затем падает;
4) увеличивается.
6. Математическое выражение зависимости температуры
плавления от давления имеет вид:
или
1)
;
2)
3)
4)
, в случае, если
, в случае, если
, всегда;
, в случае, если
;
.
ВАРИАНТ 2
1. Зависимость изобарно-изотермического потенциала от
давления и температуры (при отсутствии всех видов работ,
кроме работы расширения) имеет вид:
1)
2)
3)
4)
;
;
;
.
2. Внутренняя энергия системы может служить критерием направленности процесса при следующих условиях:
1) при постоянстве S и V, в самопроизвольно идущих
процессах внутренняя энергия уменьшается;
54
2) при постоянстве S и P, в самопроизвольно идущих
T
Q
dS
T
dH
dS
T
Q
dS
T
Q
dS
процессах внутренняя энергия уменьшается;
3) при постоянстве S и V, в самопроизвольно идущих
процессах внутренняя энергия возрастает;
4) при постоянстве S и P, в самопроизвольно идущих
процессах внутренняя энергия возрастает.
3. Энтропия правильно образованного кристалла при
приближении температуры к абсолютному нулю стремится:
1) к бесконечности;
2) к нулю;
3) к некоторой постоянной величине, характерной для
каждого вещества;
4) к величине, равной ½R.
4. Математическое выражение второго закона термодинамики для бесконечно малого изменения состояния в обратимом и необратимом процессах имеет вид:
1)
; 2)
; 3)
5. Температурой кипения называется:
1) температура, при которой начинается испарение жидкости;
2) температура, при которой плотности жидкости и пара
становятся равными;
3) температура, при которой давление насыщенного пара
равно внешнему давлению;
4) температура, при которой появляются пузырьки пара.
6. При нагревании на воздухе лѐд плавится, а кристаллический йод возгоняется, так как:
1) величина давления насыщенного пара в тройной точке
для воды меньше, а для йода больше атмосферного;
55
; 4)
.
2) теплота возгонки йода меньше теплоты его испарения,
0V
0V
2
O
2
O
а для воды наоборот;
3) при температуре агрегатного превращения изменение
объѐма для воды
, а для йода
;
4) вода может находиться в жидком агрегатном состоянии, а йод нет.
ВАРИАНТ 3
1. Изохорно-изотермический потенциал быстрее изменяется при увеличении объѐма при постоянной температуре в
следующей системе в идеальном состоянии
1) 1
2
2) 1
2
P = 100 Па; P = 10Па;
3) 1
4) 1
P = 1Па; P = 0,1Па.
2. Максимальная полезная работа химической реакции
при постоянном давлении и температуре совершается за счѐт:
;
;
.
1) убыли энергии Гиббса системы
2)убыли энергии Гельмгольца системы
3) убыли энтальпии системы
4) убыли внутренней энергии системы
3. Энтропия вещества при нагревании изменяется так:
1) уменьшается;
2) проходит через максимум;
3) увеличивается;
4) проходит через минимум.
4. Изменение энтропии 1 моля газа будет максимальным
в следующем обратимом процессе (газ находится в идеальном
состоянии):
56
1) изохорическое нагревание трѐхатомного газа (нели-
P
T
ТВ
Ж
Г
T
P
ТВ
Ж
Г
1)
2)
нейная молекула) от 300 ºК до 400 К;
2) изотермическое расширение двухатомного газа от 300
º3 до 400 º 3;
3) изобарическое нагревание двухатомного газа от 300 К
до 400 К;
4) изохорическое нагревание двухатомного газа от 300 К
до 400 К.
5. Температурой тройной точки называется:
1) температура, при которой давление насыщенного пара
над твѐрдой и жидкой фазой одинаково;
2) температура, при которой в равновесии находятся
жидкая и твѐрдая фазы;
3) температура, при которой давление насыщенного пара
над жидкостью равно внешнему давлению;
4) температура, при которой в равновесии находятся три
фазы: твѐрдая, жидкая и пар.
6. Диаграмма состояния воды в координатах имеет
вид:
57
P
V
F
T
P
V
F
T
S
V
F
T
S
V
F
T
P T Ж
ТВ
Г
3)
4)
P T ТВ
Ж
Г
ВАРИАНТ 4
1. Зависимость изохорно-изотермического потенциала
системы от объѐма при постоянной температуре (при условии,
что единственный вид работы – работа расширения) имеет
вид:
1) растѐт при увеличении объѐма,
2) падает при увеличении объѐма,
3) падает при увеличении объѐма,
;
;
;
4) может расти или падать при увеличении объѐма в за-
висимости от знакаS,
.
2. Зависимость изменения энергии Гиббса химической
реакции (G) от температуры определяется так:
58
1)
P
P
C
T
G
G
G
P
P
C
T
G
G
S
T
G
P
G
G
S
T
G
P
G
G
1
T
2
T
1
T
2
T
,
увеличивается с ростом темпе-
ратуры, если теплоѐмкость продуктов реакции меньше теплоѐмкости исходных веществ, в противном случае
уменьша-
ется с ростом температуры;
2)
,
уменьшается с ростом темпера-
туры, если теплоѐмкость продуктов реакции меньше теплоѐмкости исходных веществ, в противном случае Gуменьшается
с ростом температуры;
3)
,
увеличивается с ростом температу-
ры, если энтропия продуктов реакции больше энтропии исходных веществ, в противном случае
уменьшается с ростом
температуры;
4)
,
увеличивается с ростом темпера-
туры, если энтропия продуктов реакции меньше энтропии исходных веществ, в противном случае
уменьшается с ро-
стом температуры.
3. Изменение энтропии больше при изобарическом
нагревании 6 одноатомного идеального газа при повы-
шении температуры от
до
или при изохорическом нагре-
вании 10 одноатомного идеального газа при повышении
температуры от
до
:
1) Sизобар. > Sизохор;
2) Sизобар. < Sизохор;
3) Sизобар. = Sизохор;
4) Sизобар. = Sизохор.
59
4. Математическое выражение второго закона термоди-
0dS
0dS
T
dH
dS
T
dH
dS
T
Q
dS
T
Q
dS
T
Q
dS
T
Q
dS
P T 1)
2
RTtgH
ln
2)
T
1
RtgH
èñï
намики для бесконечно малого изменения состояния в обратимом и необратимом процессах в изолированной системе имеет
вид:
1) обратимый процесс
, необратимый процесс
;
2) обратимый процесс
, необратимый процесс
;
3) обратимый процесс
, необратимый процесс
;
4) обратимый процесс
, необратимый процесс
.
5. Для графического расчѐта теплоты испарения жидкости при заданной температуре используется следующий график и расчѐтная формула:
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]