Семинары по физхимии_2013 / Семинар 7

Семинар № 7

Фазовые равновесия в однокомпонентных системах.

Уравнение Клаузиуса – Клапейрона

1 При исследовании давления пара над NbCl_5(ж) были получены следующие данные:

t °С	100	151	181	190,5	200,5	210,5	219,5
p, Торр	0,74	13,2	85,7	148,4	215,8	331,2	489,3

Найдите графически теплоту испарения и нормальную температуру кипения пятихлористого ниобия и сравните результат со справочными данными.

Ответ: t_кип = 230,6 (247,5) °С; ΔH_исп = 84,4 (86,2) кДж/моль

2 Температура кипения жидкого метанола при 200 Торр равна 34,7 °С, а при 400 Торр равна 49,9 °С. Вычислите температуру кипения при нормальным давлении и сравните результат со справочным значением. Ответ: 65,4 ^оС

3 Давление пара над твердым бензолом равно 299 Па при минус 30 ^оС и 3270 Па при 0 ^оС, а давление пара над жидким бензолом равно 6170 Па при 10 ^оС и 15800 Па при 30 ^оС. Определите координаты тройной точки и молярную энтальпию плавления.

Ответ: ΔН_пл = 10,48 кДж/моль; тройная точка [280 К , 5260 Па]

4 Плотности жидкой и твердой ртути при температуре плавления минус 38,87 ⁰С равны 13,690 и 14,193 г/см³, соответственно. Энтальпия плавления ртути равна 2,33 кал/г. Определите температуру плавления ртути при давлении 3000 атм.

Ответ: 253 К

5 Давление пара ртути (Торр) в интервале температур 298 – 630 К выражается уравнением:

lgP = – 3308/T – 0,8 lgT + 10,373.

Рассчитайте а) нормальную температуру кипения ртути и б) молярную энтальпию испарения ртути в нормальной точке кипения. Ответ: 356,6 ^оС; 59,1 кДж/моль

6 Рассчитайте температуру кипения воды на вершине Эвереста (высота 8850 м). Молярную энтальпию испарения воды принять равной 40,67 кДж/моль. Для расчета атмосферного давления на вершине использовать барометрическую формулу Лапласа, температуру воздуха принять 0 ^оС. Ответ: 71 ^оС

7 Температурная зависимость давления пара (в Торр) над твердым и жидким SO₂ выражается уравнениями:

lgP(тв) = 10,5916 – 1871,2 / Т ; lgP(ж) = 8,3186 – 1425,7 / Т.

Рассчитайте температуру, давление и молярную энтальпию плавления оксида серы (IV) в тройной точке. Ответ : 196 К; 11,1 Торр; 8,53 кДж/моль

8 Коньки, заточенные «под желобок», имеют толщину острия лезвия около 50 мкм. Оцените температуру плавления льда под спортсменом массой 70 кг на коньках с длиной лезвия 30 см. Принять плотность жидкой воды 1,000 г/см³, а льда 0,917 г/см³, Удельная теплота плавления льда 333,5 Дж/г.

9 Сколько тонн воды может испариться с 1 км² влажной земли в ясный безветренный летний день, если считать, что лимитирующий фактор – поступление солнечного тепла, которое составляет в среднем 4,18 Дж/(с·см²) в течение восьмичасового дня. Какой минимальный объем воздуха нужен, чтобы вместить это количество воды при температуре почвы и воздуха 25 ^оС? Давление насыщенного пара воды при 11.3 ^оС равно 10 Торр, а теплота испарения воды 2433 Дж/г.

10 Температуру кипения воды используют в качестве одной из реперных точек при калибровке термометров. Учитывая, что удельная теплота испарения воды при 100 ^оС равна 2260 Дж/г, а насыщенный пар ведет себя как идеальный газ, выведите уравнение, связывающее отклонение от нормальной температуры кипения воды с изменением давления. Ответ: 2,805·10^–4 К/Па