11. Питання до екзаменаційних білетів Перший принцип термодинаміки

1. Роботу розширення від V₁ до V₂ можна обчислити за формулою:

.

2. Для газоподібного, рідкого чи твердого стану речовини застосовується це рівняння?

3. Робота ізотермічного розширення обчислюється за рівнянням:

.

4. Як можна розрахувати роботу стиснення при цієї ж температурі від V₂ до V₁? Чому це рівняння не застосовується для реальних газів?

5. При переході системи із стану 1 в стан 2 оборотним шляхом роботу розширення можна обчислити за рівняннями:

, W = p(V₂ – V₁) і W = RΔT.

У чому відмінність цих рівнянь?

6. Для яких процесів робота розширення обчислюється за рівняннями: W = -ΔU і W = C_v(T₁ – T₂)?

7. Для яких процесів робота розширення обчислюється за рівняннями: W = R і W = RT?

8. Виведіть рівняння для розрахунку роботи розширення 1 моля ідеального газу при підвищенні його температури на ΔТ при сталому тиску.

9. Виведіть рівняння для розрахунку роботи, необхідної для ізотермічного стиснення 1 моля ідеального газу від тиску р₁ до тиску р₂ при температурі Т.

10. Виведіть формулу для розрахунку роботи адіабатного розширення 1 моля ідеального газу при зниженні температури від Т₂ до Т₁. Врахувати залежність теплоємності від температури.

11. У якому з процесів розширення ідеального газу від об’єму V₁ до об’єму V₂ робота буде більша: в ізотермічному чи ізобаричному? Чому?

12. 0,45 кг повітря під тиском 26^.10⁵ Па займають об’єм 0,11 м³. Визначити роботу, виконану повітрям, якщо об’єм його при сталому тиску збільшується в 4 рази.

13. Розрахуйте температуру суміші в процесі змішування 4 кг води при 363 К з 2 кг води при 285 К. Прийняти, що теплоємність води С_р дорівнює 76,0 Дж/моль·К і не залежить від температури.

14. Розрахуйте середню теплоємність С_р FeS₂ в інтервалі температур від 298 до 348 К, якщо його істинна теплоємність виражається рівнянням: С_р = 74,81 + 5,52^.10^-3Т – 12,76^.10⁵/Т² Дж/моль·К.

15. Сформулюйте перший принцип термодинаміки та запишіть його математичний вираз для різних фізико-хімічних процесів (ізотермічного, ізобарного, ізохорного, адіабатного). Які величини у цих рівняннях є функціями стану?

16. Що таке функція стану? Наведіть приклади.

17. Яку кількість теплоти необхідно витратити, щоб 4 кг натрію розплавити при температурі його плавлення 97,9°С? (ΔН_пл. = 2600 Дж/моль).

18. Як залежить внутрішня енергія індивідуальної речовини від температури? Напишіть в диференційному і інтегральному вигляді математичний вираз цієї залежності.

19. Як залежить від температури ентальпія індивідуальної речовини? Напишіть математичний вираз цієї залежності в диференційній і інтегральній формі.

20. Наскільки відрізняються ізобарний і ізохорний теплові ефекти реакції Sn_(р) + 2S_(г) = SnS_2(тв.) при 450 К?

21. Стандартна теплота утворення рідкого етанолу С₂Н₆О дорівнює -276,98 кДж/моль. Напишіть рівняння реакції, до якої відноситься цей тепловий ефект. Екзо- чи ендотермічна ця реакція?

22. Напишіть рівняння реакції, тепловий ефект якої дорівнює стандартній теплоті згоряння фенолу.

23. Якщо для прямої реакції ізобарний тепловий ефект ΔH менш ізохорного ΔU, то чи збережеться це співвідношення між ΔH i ΔU для зворотної реакції?

24. Розрахувати зміну ентальпії при 298 К для реакції розбавлених водних розчинів MnCl₂ та Na₂S.

25. Розрахуйте теплові ефекти при сталому тиску та сталому об’ємі при 298 К для реакции:

26. Яке співвідношення між ізохорною і ізобарною теплотами випаровування і чистих рідин, якщо їхня пара підкоряється законам ідеальних газів?

27. Яке співвідношення між ізохорною і ізобарною теплотами сублімації і чистих рідин, якщо їхня пара підкоряється законам ідеальних газів?

28. Поясніть, як розраховується тепловий ефект хімічної реакції за теплотами утворення вихідних речовин і продуктів реакції.

29. Поясніть, як розраховується тепловий ефект хімічної реакції за теплотами згоряння вихідних речовин і продуктів реакції.

30. Сформулюйте закон Гесса та наслідки з нього. Як закон Гесcа використовується для розрахунків теплових ефектів?

31. Стандартна теплота згоряння циклопентану при 25^оС дорівнює -3290,73 кДж/моль. Знайти тепловий ефект реакції 5С + 5Н₂ = С₅Н₁₀, якщо теплоти утворення СО₂ і рідкої води дорівнюють –394,1 і –286,2 кДж/моль відповідно.

32. Розрахуйте тепловий ефект хімічної реакції С₂Н₂ + 2Н₂ = С₂Н₆, якщо теплоти згоряння ацетилену, водню та етану складають -1299,63, -286,2 та -1559,88 кДж/моль відповідно.

33. Розрахуйте тепловий ефект реакції SnCl₂ + Cl₂ = SnCl₄, якщо теплові ефекти реакцій утворення SnCl₂ і SnCl₄ дорівнюють -330,95 та -528,86 кДж/моль відповідно.

34. Виділяється чи поглинається тепло і в якій кількості в процесі фазового переходу Р_бел → Р_красн. при 298 К?

35. Виведіть і проаналізуйте рівняння Кірхгоффа залежності теплового ефекту хімічної реакції від температури.

36. Закінчіть рівності і поясніть смисл одержаних рівнянь: і=

37. Закінчіть рівності і поясніть смисл одержаних рівнянь: і=

38. Наведіть приклади реакцій, для яких ΔН = ΔU.

39. Покажіть, що для ізотермічного розширення ідеального газу ΔН = 0.

40. Обчислити тепловий ефект утворення Fe₂O₃ при 500 К і стандартному тиску.

41. Що більше: теплота випаровування води ΔН_вип. при 25^оС чи при 90^оС і чому? Теплоємність рідкої води і пари вважати сталими в цьому температурному інтервалі.

42. Теплота випаровування метанолу при 298 К дорівнює 37,5 кДж/моль. Визначте теплоту випаровування метанолу при 330 К. Теплоємності рідкого і газоподібного метанолу візьміть з довідника і вважайте їх незалежними від температури.

43. Визначте тепловий ефект реакції 2SO₂ + О₂ = 2SO₃ при 330 К, якщо прийняти, що теплоємності всіх реагуючих речовин не залежать від температури і дорівнюють теплоємностям при 298 К.