3. Задачи

3.1. Расчет изменения энтропии и энтальпии вещества

Задание. Найти изменение энтропии S и энтальпии Н n молей вещества в интервале температур Т₁ – Т₂ (Т₁ = 298 К). Расчет сделать в общем виде, затем рассчитать, используя значения C_p⁰ из табл. П.1.

Примечание. Название вещества определяется по табл. П.1 (номер варианта соответствует номеру студента в алфавитном списке группы), число молей вещества n и температура T₂ определяются по табл. 11.

Таблица 11

Последняя цифра шифра	1	2	3	4	5
Число молей вещества n	10	9	8	7	6
Температура T2, K	600	700	800	900	1000

Продолжение табл. 11

Последняя цифра шифра	6	7	8	9	0
Число молей вещества n	5	4	3	2	1
Температура T2, K	1100	1200	1300	1400	1500

3.1.1. Расчет изменения энтропии вещества при Р = const

Общее выражение для расчета изменения энтропии при Р = const с температурами плавления и кипения Т_пл и Т_кип можно записать в виде:

(1)

где С_р(тв), С_р(ж), С_р(газ) - теплоемкости твердого, жидкого, газообразного состояния вещества; Н_пл и Н_кип - теплота плавления и кипения при нормальном давлении;

и

(2)

- изменение энтропии при фазовом переходе плавления и кипения.

Примеры расчета

Задача 1. Найти изменение энтропии 1 моля Н₂О (ж) при нагревании от 0 °С до 100 °С, если = 75,44 Дж/моль.

Решение.

Нужно обратить внимание на то, что в расчетную формулу подставляют температуру в градусах Кельвина.

Задача 2. Найти изменение энтропии при превращении 1 моля льда при 0 °С в пар при 100 °С.

Решение. По справочнику находим теплоту плавления и кипения - Дж/моль и Дж/моль, теплоемкость жидкого состояния - .

Очевидно, что при данных условиях нужно учесть два фазовых перехода - изменение энтропии при плавлении и кипении.

Таким образом,

Задача 3. Найти изменение энтропии 1 моля Na₂SiO₃ при нормальном давлении в интервале температур 298 - 1800 К.

Решение. По справочнику находим: Т_пл = 1360 К, Н_пл = 52390 Дж/моль, = 179,1 Дж/( К), т.е. в заданном интервале температур нужно учесть фазовый переход плавления.

С учетом наличия фазового перехода плавления

Примечание. Уравнения (1) и (2) приведены для 1 моля вещества. Если по условию задачи нужно найти S для n молей вещества, то

.

Если по условию задачи нужно найти изменение энтропии для m г вещества, то необходимо вес пересчитать на число молей:

где m - вес вещества в граммах; М - молекулярная масса.