Коллоквиум 1 «Основные понятия и законы термодинамики» (2010 год) Билет № 1.

1. Рассчитайте работу расширения, совершенную идеальным газом (n=3 моль) в изотермическом процессе при Т = 630, если давление в системе изменилось от 7 до 4 атм. Чему равны теплота этого процесса, изменение внутренней энергии и энтальпии?

2. Понятие теплоты химической реакции. Экспериментальные методы определения теплот реакций. Тепловые эффекты каких процессов можно рассчитывать с помощью закона Гесса?

3. Рассчитайте тепловой эффект реакции С₂Н₄ + Н₂ = С₂Н₆ при Т=400 К, используя уравнение Кирхгоффа (можно принять теплоёмкость приблизительно постоянной).

4. Как рассчитать абсолютную энтропию твердого вещества, если оно имеет две кристаллические модификации и температура их фазового перехода лежит ниже заданной?

5. Изменение энергии Гиббса как критерий направления процессов. Для реакции N₂ +3H₂ = 2NH₃ константа равновесия К_Р равна 1,64·10^-4 при 400⁰С. В каком направлении пойдет реакция при этой температуре, если давления азота, водорода и аммиака соответственно равны 10, 30 и 3 атм?

6. Рассчитайте конфигурационную энтропию монокристалла дейтерометана CH₃D.

Билет № 2

1. Что такое энтальпия? Математическое выражение для нее и ее свойства. Физический смысл изменения энтальпии.

2. Как связаны между собой стандартная теплота образования и теплота атомизации. Выведите это соотношение для реакции образования этилового спирта (С₂Н₅ОН).

3. Зависимость теплового эффекта реакции от температуры. Напишите уравнение зависимости _rН^о от температуры для реакции С₂Н₂ + Н₂ = С₂Н₄, рассчитайте постоянную интегрирования уравнения Кирхгоффа, если тепловой эффект при Т=298 К равен -168,45 кДж/моль, а средние теплоемкости веществ, участвующих в реакции соответственно равны: 43,93; 28,83; 43,56 Дж/(моль·К).

4. Рассчитать энтропию воздуха, состоящего из 21 мольного процента кислорода и 79 мольных процентов азота, при Р= 1атм, если при 1 атм и той же температуре энтропия азота 191,50 Дж/моль·К, а энтропия кислорода 205,04 Дж/моль·К.

5. Составьте материальный баланс реакции СО₂ = СО +1/2 О₂ и уравнение для расчета степени диссоциации диоксида углерода при Т=2000 К и Р=1 атм, если константа равновесия равна 1,5·10^-3?

6. Рассчитайте конфигурационную энтропию монокристалла дейтеробензола C₆H₅D.

Билет № 3

1. Работа расширения и полезная работа. Как рассчитать работу расширения идеального газа в изобарном процессе, если 28 г азота нагреваются от 298 К до 500 К при Р=1 атм.

2. По стандартным теплотам образования рассчитайте тепловые эффекты реакций горения аммиака: 4 NH_{3 газ.} + 3O₂ = 2 N₂ + 6 H₂O_газ и 4 NH_{3 газ.} + 5O₂ = 4 NO + 6 H₂O_газ

Необходимые данные взять из справочника. Какая из этих реакций имеет больший тепловой эффект? Выделяется или поглощается тепло в этих реакциях?

3. Как выражается зависимость теплоемкости от температуры? Как выразится изменение теплоемкости в виде степенного ряда для реакции А + 3В = 2D + 2F?

4. Характеристические функции – определение. Покажите, при каких условиях внутренняя энергия и энтальпия являются характеристическими функциями. Напишите для них уравнения Массье (полные дифференциалы) в закрытой системе. Почему эти функции неудобно использовать для определения направления термодинамических процессов?

5. Уравнение изотермы химической реакции. В каком направлении при 723 К протекает реакция SO₂ + 1/2O₂ = SO₃ если К_Р = 1, 838·10³, а давления участников реакции равны: 0,2; 0,4 и 0,4 атм?

6. Рассчитайте конфигурационную энтропию монокристалла монодейтеронафталина C₁₀H₇D.