Tentamen i Kemisk Termodynamik 2011-01-19 kl 13-18



Relevanta dokument
Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 14-19

Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 14-19

Bestäm brombutans normala kokpunkt samt beräkna förångningsentalpin H vap och förångningsentropin

Tentamen i kemisk termodynamik den 12 juni 2012 kl till (Salarna L41, L51 och L52)

Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 14-19

jämvikt (där båda faserna samexisterar)? Härled Clapeyrons ekvation utgående från sambandet

Lösningsförslag. Tentamen i KE1160 Termodynamik den 13 januari 2015 kl Ulf Gedde - Magnus Bergström - Per Alvfors

Tentamen i Kemisk termodynamik kl 8-13

Hur förändras den ideala gasens inre energi? Beräkna också q. (3p)

Lösningar till tentamen i Kemisk termodynamik

Tentamen i Kemisk termodynamik kl 14-19

Tentamen i kemisk termodynamik den 17 januari 2014, kl

Godkänt-del A (uppgift 1 10) Endast svar krävs, svara direkt på provbladet.

Lösningar till tentamen i Kemisk termodynamik

Repetition F8. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Repetition F9. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Godkänt-del. Hypotetisk tentamen för Termodynamik och ytkemi, KFKA10

Tentamen i KFK080 Termodynamik kl 08-13

Tentamen KFKA05 och nya KFK080,

Repetition F11. Molär Gibbs fri energi, G m, som funktion av P o Vätska/fasta ämne G m G m (oberoende av P) o Ideal gas: P P. G m. + RT ln.

Tentamen i Termodynamik Q, F, MNP samt Värmelära för kursen Värmelära och Miljöfysik 20/8 2002

Övningstentamen i KFK080 för B

Repetition F12. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Repetition F7. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Repetition F10. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Kapitel 17. Spontanitet, Entropi, och Fri Energi. Spontanitet Entropi Fri energi Jämvikt

Kapitel 17. Spontanitet, Entropi, och Fri Energi

Lösningar till tentamen i Kemisk termodynamik

Föreläsning 2.3. Fysikaliska reaktioner. Kemi och biokemi för K, Kf och Bt S = k lnw

Fysikalisk kemi KEM040. Clausius-Clapeyronekvationen Bestämning av ångtryck och ångbildningsentalpi för en ren vätska (Lab2)

Kapitel 5. Gaser. är kompressibel, är helt löslig i andra gaser, upptar jämt fördelat volymen av en behållare, och utövar tryck på sin omgivning.

Gaser: ett av tre aggregationstillstånd hos ämnen. Flytande fas Gasfas

Allmän kemi. Läromålen. Viktigt i kap 17. Kap 17 Termodynamik. Studenten skall efter att ha genomfört delkurs 1 kunna:

Tentamen KFKA05 Molekylära drivkrafter 1: Termodynamik,

Kapitel Repetition inför delförhör 2

Kapitel Kapitel 12. Repetition inför delförhör 2. Kemisk kinetik. 2BrNO 2NO + Br 2

Tentamen i Termodynamik för K och B kl 8-13

Kemisk Dynamik för K2, I och Bio2

Gaser: ett av tre aggregationstillstånd hos ämnen. Fast fas Flytande fas Gasfas

Om trycket hålls konstant och temperaturen höjs kommer molekylerna till slut att bryta sig ur detta mönster (sublimation eller smältning).

Godkänt-del A (uppgift 1 10) Endast svar krävs, svara direkt på provbladet.

Tentamen i Termodynamik och Statistisk fysik för F3(FTF140)

Gaser: ett av tre aggregationstillstånd hos ämnen. Flytande fas Gasfas

Kap 7 entropi. Ett medium som värms får ökande entropi Ett medium som kyls förlorar entropi

Tentamen i FTF140 Termodynamik och statistisk mekanik för F3

Tentamen, Termodynamik och ytkemi, KFKA01,

Tentamen KFK080 för B,

Tentamen i Termodynamik och Statistisk fysik för F3(FTF140)

Tentamen i Allmän kemi 7,5 hp 5 november 2014 ( poäng)

EGENSKAPER FÖR ENHETLIGA ÄMNEN

TENTAMEN I TERMODYNAMIK för K2, Kf2 och TM2 (KVM091 och KVM090) kl

Tentamensskrivning i FYSIKALISK KEMI Bt (Kurskod: KFK 162) den 19/ kl

Linköpings tekniska högskola IEI / Mekanisk värmeteori och strömningslära. Exempeltentamen 8. strömningslära, miniräknare.

Övningsuppgifter termodynamik ,0 kg H 2 O av 40 C skall värmas till 100 C. Beräkna erforderlig värmemängd.

Repetition F4. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

TENTAMEN I TERMODYNAMIK för K2, Kf2 och TM2 (KVM091 och KVM090) kl

TENTAMEN I TERMODYNAMIK för K2, Kf2 och TM (KVM091 och KVM090) kl och lösningsförslag

Godkänt-del. Hypotetisk tentamen för Termodynamik och ytkemi, KFKA10

Tentamen i termodynamik. 7,5 högskolepoäng. Namn: (Ifylles av student) Personnummer: (Ifylles av student)

TENTAMEN I TERMODYNAMIK för K2 och Kf2 (KVM091 och KVM090) kl

Kap 6: Termokemi. Energi:

Termodynamik Föreläsning 4

Studieanvisningar i statistisk fysik (SI1161) för F3

Termodynamik FL4. 1:a HS ENERGIBALANS VÄRMEKAPACITET IDEALA GASER ENERGIBALANS FÖR SLUTNA SYSTEM

Linköpings tekniska högskola Exempeltentamen 7 IEI / Mekanisk värmeteori och strömningslära. Exempeltentamen 7. strömningslära, miniräknare.

TENTAMEN I TERMODYNAMIK för K2 och Kf2 (KVM090) kl i V

Tentamen KFKA05 för B, kl 14-19

KURSPROGRAM Inledande kemi (5)

David Wessman, Lund, 29 oktober 2014 Statistisk Termodynamik - Kapitel 3. Sammanfattning av Gunnar Ohléns bok Statistisk Termodynamik.

TENTAMEN I TERMODYNAMIK för K2, Kf2 och TM2 (KVM091 och KVM090) kl

KURSPROGRAM Inledande kemi (5)

Arbetet beror på vägen

Kap 3 egenskaper hos rena ämnen

Kap 3 egenskaper hos rena ämnen

Skrivning i termodynamik och jämvikt, KOO081, KOO041,

Tentamen i Kemi för miljö- och hälsoskyddsområdet: Allmän kemi och jämviktslära

TENTAMEN I TERMODYNAMIK för K2, Kf2 och TM2 (KVM091 och KVM090) kl

Louise Olsson ( ) kommer att besöka tentamenslokalen på förmiddagen.

Tentamen i FTF140 Termodynamik och statistisk fysik för F3

Välkommen till kursen. Termodynamik HT- 16

Tentamen i Termodynamik och Statistisk fysik för F3(FTF140)

Entropi. Det är omöjligt att överföra värme från ett "kallare" till ett "varmare" system utan att samtidigt utföra arbete.

Välkommen till kursen. Termodynamik HT- 15

Idealgasens begränsningar märks bäst vid högt tryck då molekyler växelverkar mera eller går över i vätskeform.

Tentamen i Kemisk reaktionsteknik för Kf3, K3 (KKR 100) Fredagen den 13 april 2007 kl 8:30-12:30 i V. Man får svara på svenska eller engelska!

TENTAMEN I TERMODYNAMIK för K2, Kf2 och TM2 (KVM091 och KVM090) kl

7. Inre energi, termodynamikens huvudsatser

TENTAMEN I KEMI TFKE16 (4 p)

Kemi och energi. Exoterma och endoterma reaktioner

Bindelinjer gäller för bestämd temp. Hävstångsregeln gäller.

Galenisk och Fysikalisk kemi för Receptarieprogrammet. Övningsexempel i Fysikalisk kemi

Räkneövning 2 hösten 2014

Tentamen KFKA05,

Kapitel 6. Termokemi. Kapaciteten att utföra arbete eller producera värme. Storhet: E = F s (kraft sträcka) = P t (effekt tid) Enhet: J = Nm = Ws

Vilken av följande partiklar är det starkaste reduktionsmedlet? b) Båda syralösningarna har samma ph vid ekvivalenspunkten.

Innehåll. Energibalans och temperatur. Termer och begrepp. Mål. Hur mycket energi. Förbränning av fasta bränslen

Konc. i början 0.1M 0 0. Ändring -x +x +x. Konc. i jämvikt 0,10-x +x +x

Kapitel 6. Termokemi

Arbete är ingen tillståndsstorhet!

KEMISK TERMODYNAMIK. Lab 1, Datorlaboration APRIL 10, 2016

Transkript:

Tentamen i Kemisk Termodynamik 2011-01-19 kl 13-18 Hjälpmedel: Räknedosa, BETA och Formelsamling för kurserna i kemi vid KTH. Endast en uppgift per blad! Skriv namn och personnummer på varje blad! Alla använda ekvationer som inte finns i formelsamlingen skall motiveras och alla gjorda antaganden skall redovisas. Maximum 10 poäng per uppgift. Vid tentamen maximeras summan av antalet poäng från det senaste årets kontrollskrivningar och de två första uppgifterna till 20 poäng. Det krävs 25 poäng inklusive kontrollskrivningspoäng för godkänd tentamen. 1. a) Hur förväntas det inre trycket T för en verklig gas ändras då man ökar gasens tryck p från 1 till 1000 atm. Förklara detta beteende utifrån gasens molekylära egenskaper. (3p) b) Beräkna det inre trycket T för 1 mol Helium vid 25 C och 1 atm då He antas följa tillståndsekvationen där a = 0.0346 dm 6 bar/mol 2 och b = 23.7 cm 3 /mol är konstanter. Molvolymen för gasen kan approximativt antas vara lika stor som för en ideal gas. (4p) c) Joule Thomsonkoefficienten definieras med följande partiella derivata och har liknande egenskaper som det inre trycket. kan beräknas med följande samband 1 där är volymsutvidgningskoefficienten. Beräkna för en real gas som följer tillståndsekvationen p(v nb) = nrt där b = 23.7 cm 3 /mol. Värmekapaciteten vid konstant tryck ges av sambandet C p = 5R/2 där R är gaskonstanten. (3p)

2. Figuren visar fasdiagrammet för vatten. a) Förklara med hjälp av Gibbs fasregel varför de tryck och temperaturer då två faser står i jämvikt med varandra utgör linjer i fasdiagrammet och varför tre faser står i jämvikt med varandra endast i en punkt (trippelpunkten). (3p) b) För koldioxid nära trippelpunkten är smältentalpin H fus = 8.33 kj/mol och sublimeringsentalpin H sub = 25.23 kj/mol. Vid 78.5 C är ångtrycket över fast CO 2 1.0 atm och vid 25 C är ångtrycket över flytande CO 2 67 atm. Beräkna trycket och temperaturen för koldioxids trippelpunkt. (5p) c) För att kunna kyla med kolsyreis (dvs fast koldioxid) vid så låg temperatur som möjligt så innesluter man kolsyreisen i en behållare och evakuerar luften så att trycket blir 25 mmhg. Beräkna den lägsta temperatur som man på detta sätt kan få i behållaren. (2p) 3. a) Förklara vad som menas med en idealt utspädd lösning. Vad gäller för upplöst ämne respektive lösningsmedel i en idealt utspädd lösning? (2p) b) Man har uppmätt partialtrycket av 2 propanol, samt det totala ångtrycket, i binära vätskeblandningar av bensen (A) och 2 propanol (B) vid 25 C för olika sammansättningar. x B 0.00 0.059 0.146 0.362 0.521 0.700 0.836 0.924 1.00 p B /mmhg 0.0 12.9 22.4 27.6 30.4 36.4 39.5 42.2 44.0 p tot /mmhg 94.4 104.5 109.0 108.4 105.8 99.8 84.0 66.4 44.0 Vilken typ av avvikelse från idealt beteende uppvisar blandningen? Vilka slutsatser kan man dra om den intermolekylära växelverkan i vätskeblandningen? (2p) c) Bestäm Henrys konstant för 2 propanol upplöst i bensen. (3p) d) Beräkna aktiviteten och aktivitetskoefficienten för 2 propanol respektive bensen i en vätskeblandning som innehåller 30 mol % bensen. Ange valet av standardtillstånd för respektive komponent. (3p)

4. a) Utgå från termodynamikens 1:a och 2:a huvudsats och visa att det elektriska arbete som kan utvinnas ur en galvanisk cell som urladdas reversibelt vid konstant tryck och temperatur ges av w el = G. (3p) b) För den galvaniska cellen Pt, H 2 (g) HBr(aq) AgBr(s) Ag(s) varierar standardcellpotentialen med den absoluta temperaturen T enligt sambandet E = a + bt + ct 2, där a = 0.0864 V, b = 1.56 10 V/K och c = 3.45 10 V/K 2 är konstanter. Ställ upp cellreaktionen och beräkna dess jämviktskonstant vid 27 C. (3p) c) Beräkna den värmemängd som utbyts med omgivningen då 10 g AgBr(s) reduceras till Ag(s) vid 27 C av vätgas med 1 bars tryck i en 1 M HBr vattenlösning. Aktiviteten av HBr kan antas vara konstant a HBr = 1 under reaktionens förlopp. (4p) 5. a) Visa att ändringen i entropi för en tillståndsändring av ett system från trycket p 1 och temperaturen T 1 till p 2 och T 2 ges av följande uttryck där är volymutvidgningskoefficienten och V är gasens volym. (4p) b) Kvävgas med temperaturen 300 K och trycket 1 bar får expandera reversibelt och adiabatiskt till trycket 10 mbar. Beräkna gasens sluttemperatur. N 2 (g) kan betraktas som en ideal gas för tryck upp till 1 bar och gasens värmekapacitet vid konstant tryck är C p = 29.1 JK mol. (3p) c) Kvävgas beter sig inte som en ideal gas för tryck större än 1 bar. Då N 2 (g) expanderar isotermt vid 300 K från 30 bar till 1 bar är S = 30.1 JK mol. Beräkna sluttemperaturen när samma gas expanderar reversibelt och adiabatiskt från 300 K och 30 bar till trycket 1 bar. (3p)

Lösningsförslag till tentamen i Kemisk Termodynamik 110119: 1. a) Se kurslitteratur och föreläsningsanteckningar b) (p + a/v 2 )(V b) = nrt ( p/ T) V = R/(V b) T = T( p/ T) V p = a/v 2 =ap 2 /R 2 T 2 = 3.46 10 (1.013 10 5 ) 2 /8.314 2 298 2 = 5.78 Pa c) p(v b) = nrt ( V/ T) p = R/p = R/pV = (RT/p V)/C p = b/c p =2 23.7 10 /5R = 1.14 10 K Pa 2. a) Se kurslitteratur och föreläsningsanteckningar b) ln 1/ ln 1 1 10 25.23 H vap = H sub H fus = 25.23 8.33 = 16.9 kj/mol ln 1 1 1 194.7 1 1 194.7 ln 67 1 1 10 16.9 1 298 1 298 Trippelpunkt då p l = p s = 5.8 atm och T = 219.5 K = 54 C c) ln 1 1 ln 25 760 T = 159.7 K = 113 C 10 25.23 1 1 194.7 3. a) Se kurslitteratur och föreläsningsanteckningar b) Positiv avvikelse från Raoults lag. Växelverkan mellan bensen och 2 propanol är mindre fördelaktig än mellan två lika molekyler. Vätebindningar mellan 2 propanol molekyler bryts vid blandning med bensen. c) Henrys lag: p B = K B x B Om p B (x B ) antas vara linjär mellan de två första mätpunkterna får man K B = p B /x B = 12.9/0.059 = 218.6 220 mmhg d) Bensen: / = 63.4/94.4 = 0.672, / = 0.672/0.30 = 2.24 Standardtillståndet är baserat på Raoults lag (rent ämne) 2 propanol: / = 36.4/220 = 0.165, / = 0.165/0.70 = 0.236 Standardtillståndet är baserat på Henrys lag (hypotetiskt standardtillstånd).

4. a) Se kurslitteratur och föreläsningsanteckningar b) Cellreaktion: AgBr(s) + ½ H 2 (g) Ag(s) + HBr(aq) E (300 K) = 0.0711 V c) ΔG (300 K) = FE = 1 96485 0.0711 = 6.86 kj/mol 300 K / = 15.6 Δ Δ 300 K21.561023.4510 300 5.1 10 V/K ΔS = 1 96485 (5.1 10-4 ) = 49.2 J/K ΔH = ΔG + TΔS = 13.72 10 300 (98.4) = 21.6 kj/mol Reaktionsvärmet vid konstant T och p är lika med den totala entalpiändringen: q = nδh r = AB H A HB1 = nδh = (10/M AgBr ). ΔH = (10/187.77). (21.6) = 1150 J 1150 J avges till omgivningen 5. a) Se kurslitteratur och föreläsningsanteckningar b) = ( V/ T) p /V = R/pV = 1/T för en ideal gas ln ln Reversibel adiabatisk expansion S = 0 ln ln. T 2 = 80.5 K = 193 C c) Isoterm expansion: 30.1 J/K Reversibel adiabatisk expansion: S ln 30.1 = 0 ln = 30.1 T 2 = 106.6 K = 167 C