Методическое пособие 508

1)H = U ;

2)H U ;

3)H U .

4)ответ дать нельзя, так как неизвестна теплоемкость веществ.

4.Работа расширения наибольшая в одном из следующих 4-х процессов:

А. Один киломоль CO2 изотермически при температуре 300 К расширяется от 10 до 100 м3 .

Б. Один киломоль водорода расширяется изотермически при температуре 1000 К от 10 до 100 м3 .

В. Четыре киломоля CO2 расширяются изобарически при нагревании от 300 до 550 К .

Г. Два киломоль H2 расширяются изобарически при нагревании от 300 до 1300 К .

1) А;

2) В;

3) Г;

4) Б.

5.Теплота образования оксида углерода (II) при постоянном объѐме и 298 К, если известно, что при этой температуре и постоянном давлении теплота его сгорания равна – 283,01

кДж/моль, а теплота образования CO2 равна – 393,51 кДж/моль, равна:

6. Изменение энтальпии при нагревании 2 кг α-SiO2 от 298 до 800 К, если зависимость теплоѐмкости от температуры выражается уравнением СР = 46,94 + 34,31.10-3Т – 11,3 .105Т-2 , равно:

40

1)30640,2 Дж;

2)1,1800.106 Дж;

3)1,1787.106 Дж;

4)1,0213.106 Дж.

ВАРИАНТ 15

1. Теплоту сгорания органического соединения, если располагать данными по теплотам образования различных веществ, можно найти:

1)из теплоты образования данного соединения вычесть сумму теплот образования продуктов его сгорания;

2)из суммы теплот образования продуктов сгорания данного органического соединения вычесть теплоту образования этого соединения;

3)к сумме теплот образования продуктов сгорания данного соединения прибавить теплоту образования этого соединения;

4)из суммы теплот образования продуктов сгорания данного соединения, взятых с обратным знаком, вычесть теплоту образования данного соединения.

2. Один моль газа в идеальном состоянии изобарически нагревается от температуры Т1 до температуры Т2 . Формула для расчета изменения энтальпии газа в этом процессе, если теплоемкость в данном интервале температур постоянная, имеет вид:

1)H CP T2 T1 ;

2)H CP T2 T1 ;

3)HT2 HT1 CP T2 T1 ;

4)H CPT const .

41

3. Одинаковое число моль двух газов X и Y в идеальном состоянии изотермически сжимаются от V1 до V2 . Температура обоих газов одинакова, но теплоемкость газа X в 1.5 раза меньше теплоемкости газа Y. Формула расчета работы этого процесса и этих газов равна:

1)A nRT ; AX AY ;

2)A nRT lnV2 ; AX = AY ; V1

3)A P V ; AX = AY ;

4)A nCP(T2 T1) ; AY AX .

4. Зависимость теплового эффекта некоторой химической реакции от температуры выражается графически следующим образом:

Н

Т

График зависимости от температуры разности теплоѐмкостей конечных и исходных веществ в данном интервале имеет вид :

Т Т

42

Т Т

5.При 298 К и давлении 1 атм. испаряется 1 г метанола

(СН3ОН) и 1г воды. Используя справочные данные, укажите для какого из этих веществ и на сколько потребуется больше теплоты на испарение:

1) для метанола, на 1272.5Дж;

2) для воды, на 6,51кДж;

3) для метанола, на 3,6136кДж;

4) для воды, на 1,3кДж.

6.Тепловой эффект реакции FeS + H2 = Fe + H2S при 400

К(использовать справочные данные) равен:

43

ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Второй закон термодинамики устанавливает направленность процессов с помощью энтропии, являющейся функцией состояния системы, т.е. не зависящей от пути протекания про-

цесса, так как dS 0 (S - энтропия). Определительное выра-

является математическим выражением второго закона термодинамики.

из которого видно, что энтропия – критерий направленности процесса, но в изолированной системе. Если в изолированной системе изменения энтропии процесса больше нуля (dS 0), то, значит, в ней возможен этот самопроизвольный процесс. Это и есть принцип возрастания энтропии. Если изменение энтропии равно нулю

(dS 0) и энтропия достигла максимального значения

(S max ), то система находится в равновесии (т. е. совершается равновесный, обратимый процесс).

Учитывая, что TdS Q из (36, 37, 37,) и уравнения (5) и

(9), получаем объединенное математическое выражение 1-го и 2-го законов термодинамики:

44

получается зависимость энтропии идеального газа от температуры и объема и от температуры и давления в дифференциальном виде

это зависимость S f (T). При T const получаются зависимости S f (V) и S f (P):

температуры и объема энтропия системы возрастает, а с ростом давления убывает.

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ

Если в изолированной системе о направленности самопроизвольного процесса и равновесии судят по изменению энтропии в системе, то в закрытых системах ответ на этот вопрос дают термодинамические потенциалы, убыль которых определяет величину максимально полезной работы ( A') в равновесных (обратимых) процессах:

– определительное выражение изохорно-изотермического потенциала, энергии Гельмгольца, являющейся функцией состояния системы, следовательно, с учетом (39)

– определительное выражение изобарно-изотермического потенциала, энергии Гиббса, являющейся функцией состояния системы, следовательно, с учетом (40)