Программа учебной дисциплины и контрольные задания по физической и коллоидной химии. Кондрашин В.Ю - 14 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

14
где
H
+
éù
ëû
– молярная (М = моль/л) концентрация ионов Н
+
. В разбавлен-
ных водных растворах одноосновных сильных кислот (HCl, HBr, HNO
3
и
др.) концентрацию ионов Н
+
можно считать равной аналитической концен-
трации кислоты. В разбавленных водных растворах однокислотных осно-
ваний (NaOH, KOH и др.) концентрацию ОН
–
можно считать равной ана-
литической концентрации щелочи. Тогда
14
10
H(
моль/л),
OH
-
+
-
éù
=
ëû
éù
ëû
где 10
-14
(моль/л)
2
– ионное произведение воды при 25
о
С.
Примеры решения задач
Пример 1. Один моль водяных паров обратимо и изотермически
сконденсировали в жидкость при 100 °С. Рассчитайте работу, теплоту, из-
менение внутренней энергии и энтальпии в этом процессе. Удельная теп-
лота испарения воды при 100 °С равна 2260 Дж/г.
Решение
В процессе конденсации водяных паров H
2
O
(г)
→ H
2
O
(ж)
происходит
обратимое сжатие газа при постоянном давлении от объема V
1
, равного
молярному объему газообразной воды при p = 1.013∙10
5
Па и t = 100
о
С, до
молярного объема жидкой воды V
2
. В данном случае
3
1
5
1 моль ·8,31 Дж/(мольК)·373 К
0,0306
м ;
1,013·10 Па
nRT
V
p
×
===
2
HO
2
3
1 моль ·0,018 кг/моль
1,8·10
м .
1000 кг/м
nM
m
V
-
====
rr
Работа, совершенная термодинамической системой в процессе ее
изобарного сжатия:
(
)
211
3100
Дж
ApVVpV
=-»-=-
.
Обратите внимание: работа, совершенная системой, отрицательна,
т. к. система сжимается.
При конденсации 1 моль H
2
O в окружение выделяется теплота, рав-
ная по модулю и противоположная по знаку молярной теплоте испарения
H
2
O. Поэтому теплота конденсации
Дж
г
гмоль
22601840700
Дж.
Q =-×=-
Изменение внутренней энергии вещества рассчитывается по первому
началу термодинамики:
40700
Дж (3100 Дж)37600 Дж.
UQA
D=-=---=-
где �� H � �� – молярная (М = моль/л) концентрация ионов Н+. В разбавлен-
ных водных растворах одноосновных сильных кислот (HCl, HBr, HNO3 и
др.) концентрацию ионов Н+ можно считать равной аналитической концен-
трации кислоты. В разбавленных водных растворах однокислотных осно-
ваний (NaOH, KOH и др.) концентрацию ОН– можно считать равной ана-
литической концентрации щелочи. Тогда
                                         10�14
                           �� H � �� �           (моль/л),
                                       ��OH � ��

где 10-14 (моль/л)2 – ионное произведение воды при 25 оС.

                     Примеры решения задач
      Пример 1. Один моль водяных паров обратимо и изотермически
сконденсировали в жидкость при 100 °С. Рассчитайте работу, теплоту, из-
менение внутренней энергии и энтальпии в этом процессе. Удельная теп-
лота испарения воды при 100 °С равна 2260 Дж/г.
                               Решение
      В процессе конденсации водяных паров H2O(г) → H2O(ж) происходит
обратимое сжатие газа при постоянном давлении от объема V1, равного
молярному объему газообразной воды при p = 1.013∙105 Па и t = 100 оС, до
молярного объема жидкой воды V2. В данном случае
                nRT 1 моль · 8,31 Дж/(моль � К) · 373 К
           V1 �     �                     5
                                                        � 0,0306 м 3 ;
                 p              1,013 · 10 Па

               m nM H 2O 1 моль · 0,018 кг/моль
           V2 �  �      �                       � 1,8 · 10 �5 м 3 .
               �     �         1000 кг/м 3


     Работа, совершенная термодинамической системой в процессе ее
изобарного сжатия:
                      A � p �V2 � V1 � � � pV1 � �3100 Дж .
       Обратите внимание: работа, совершенная системой, отрицательна,
т. к. система сжимается.
       При конденсации 1 моль H2O в окружение выделяется теплота, рав-
ная по модулю и противоположная по знаку молярной теплоте испарения
H2O. Поэтому теплота конденсации
                     Q � �2260 Дж
                                г � 18 моль � �40700 Дж.
                                        г

       Изменение внутренней энергии вещества рассчитывается по первому
началу термодинамики:
            �U � Q � A � �40700 Дж � ( �3100 Дж) � �37600 Дж.

                                       14

Страницы