double arrow

Порядок виконання роботи. 1. Викладач проводить експрес опитування студентів за темою практичної роботи з метою виявлення готовності студента до виконання роботи.



1. Викладач проводить експрес опитування студентів за темою практичної роботи з метою виявлення готовності студента до виконання роботи.

2. Видача індивідуальних завдань для практичної роботи

3. Студенти самостійно працюють над розрахунками, складають звіти, роблять висновки з роботи.

4. Захист практичної роботи має бути в усній або в письмовій формі, як спланує заняття викладач.

Контрольні запитання:

1. Що таке теплоємкість і які фактори впливають на її величину?

2. Види теплоємкості

3. Одиниці вимірювань теплоємкості

4. Як розрахувати теплоємкість сплавів?

5. Як пов’язані математично питома та мольна теплоємкість?

6. Як пов’язані математично питома та об’ємна теплоємкість?

7. Співвідношення ізохорної та ізобарної теплоємкості ідеального газу

 

Варіанти індивідуальних завдань

до практичної роботи №2

 

1. Середня теплоємкість парів бензолу у межах температур 85-115о С (при нормальному атмосферному тиску) дорівнює 1.257 кДж/кг град. Розрахувати середню мольну теплоємкість бензолу при постійному тиску і об’ємну та їх співвідношення (Ср v).

2. Середня питома теплоємкість при постійному (нормальному) тиску для водяного пару в межах температури 100-500о С дорівнює 2.01 кДж/кг град.




Розрахувати середню мольну теплоємкість водяного пару при постійному тиску і об’ємі, їх співвідношення (Сn/Cv).

 

3. Температурна залежність дійсної мольної теплоємкості повітря виражено рівнянням

Ср=27.2 + 0.0042 Т.

Розрахувати дійсну та питому теплоємкість, якщо співвідношення Ср/Cv для повітря дорівнює 1.4.

 

4. Температурна залежність дійсної мольної теплоємкості повітря виражається рівнянням

Ср=27.2 + 0.0042 Т.

Розрахувати середню теплоємкість в інтервалі температур 200-500оС.

 

5. Мольна теплоємкість нітрогену при нормальних умовах дорівнює 20.95 кДж/к моль град. Визначити питому і об’ємну теплоємкість нітрогену за тих же умов.

 

6. Температурна залежність дійсної, мольної теплоємкості гематиту (Fe2O3) виражається рівнянням :

Ср= 103.58 + 67.21 ∙ 10-3 Т – 17.74 ∙105 Т-2

Визначити кількість тепла (кДж), необхідної для нагрівання 1 кг гематиту від 16 до 1538оС.

 

7. Температурна залежність дійсної мольної теплоємкості кристаболіта

β (SiO2) виражається рівнянням

Ср=71.61 + 1.9 ∙10-3 Т − 37.59 ∙ 105 Т-2

Визначити кількість тепла, необхідного для нагрівання 1 кг кристаболіта від 16 до 1538оС.



 

8. Залежність теплоємкості парів ацетона від температури виражена рівнянням

Ср= 31.59 + 154.94 ∙ 10-3 Т − 30.38 ∙ 106 Т 2

Розрахувати витрати тепла (дж) на нагрівання 116.2 г ацетону від 298 до 500оС.

 

9. Розрахувати кількість поглинутого тепла (кДж) при нагріванні 1 кг спирту від 127 до 327оС (при постійному тиску), як що температурна залежність дійсної мольної теплоємкості (кДж/к моль град) виражається формулою:

Ср=9.05 + 0.208 Т − 0.0651 ∙10-3 Т2

 

10. Розрахувати кількість тепла, що виділилось при ізобарному охолодженні 100 кг парів фармальдегіда від 500 до 200оС, якщо температурна залежність мольної теплоємкості (кДж/к моль град) виражається за формулою

Ср=20.94 + 0.0586 Т − 0.0156 ∙ 10-3 Т2

 

11. Яка кількість тепла (кДж) виділиться при ізобарному охолодженні 100 кг парів води від 827 до 127оС, якщо

Ср=28.8 + 0.01375 Т − 1.435 ∙ 10-6 Т2

 

12. Яка кількість тепла потрібна для нагрівання 10 кг парів ізопрену від 127 до 227оС при нормальному тиску, якщо температурна залежність дійсної мольної теплоємкості (кДж/к моль град) виражається за формулою:

Ср = 3.98 + 0.337 Т − 0.243 ∙10-3 Т2

 

13. Яка кількість тепла потрібна для нагрівання 100 м3 метана від 100 до 200оС при нормальному тиску, якщо температурна залежність дійсної об’ємної теплоємкості (кДж/м3 град) виражається за формулою:

Сv =1.62 + 3.56 ∙ 10 Т

 

14. Розрахувати кількість теплоти, відданої 150 кг парів етилового спирту при охолодженні їх від 700 до 500оС при нормальному тиску . Середні мольні теплоємкості для спирта (С) при температурах 100 і 400оС відповідно дорівнюють 80.5 і 97.2 кДж/к моль град (тиск нормальний).

 

15. Яку кількість тепла віддають 100 кг водяних парів при охолодженні їх від 700 до 500оК при нормальному тиску. Середня нормальна теплоємкість водяних парів при Т 500оК дорівнює = 34.48, а при Т = 700оК − 35.52

кДж/к моль град (тиск нормальний).

 

16. Розрахувати середню питому теплоємкість аміаку в інтервалі температур від 100 до 200оС, якщо

Ср= 24.8 + 3.76 ∙ 10-2 Т − 7.39 ∙ 10-6 Т2

 

17. Розрахувати середню мольну теплоємкість заліза в інтервалі температур від 100 до 200оС, якщо дійсна теплоємкість в межах температур від 0 до 600оС виражається рівнянням:

С= 0.4613 + 2.12 ∙ 10-4 t + 6/87 ∙ 10-7 t2

18. Залежність мольної теплоємкості ацетилена від температури виражається формулою:

Ср= 24.46 + 64 ∙ 10-3 Т − 2.87 ∙ 10-6 Т2

Розрахувати середню питому теплоємкість (Ср) в інтервалі температур від 400 до 500 К.

 

19. Визначте середню питому теплоємкість оксиду кальцію у проміжку температур 1200-1300оС, якщо

Ср=48.77 + 4.525 ∙ 10-3 Т

20. Обчислити мольну теплоємкість бензола при 30оС, якщо

Ср= 86.74 + 0.1089 t

21. Обчислити дійсну мольну теплоємкість сульфурогідрогену при 35оС, якщо

Ср=33.14 + 10.27 ∙ 10-3 t − 16.8 ∙10-7 t2

22. Обчислити дійсну мольну теплоємкість етилену при 37оС, якщо

 

Сv= 46.06 + 0.03268 t

23. Для діоксиду карбону обчислити дійсну мольну і питому теплоємкість діоксиду (кДж /к моль град) при постійному тиску і температурі 27оС.

 

24. Обчислити дійсну мольну і питому теплоємкість гідрогену при 27оС, якщо

Ср= 28.82 + 0.0002849 Т

25. Визначте середню мольну, питому теплоємкість оксиду карбону при постійному об’ємі від 0 до 500оС, якщо в інтервалі температур від 0 до 1500оС:

Ср= 29.08 + 0.002818 t

 

 

Рекомендована література:

1. Гамеева О.С. Физическая и колоидная химия.М. Высшая школа. 1969.408 с. § 21


Практична робота №3

Тема роботи – Перший закон термодинаміки, закон Геса та слідства.

Мета роботи– навчитися визначати тепловий ефект реакції.

 

Теоретичне обґрунтування

Хімічні перетворення, а також фізичні процеси (випарювання, конденсація пару, плавлення, кристалізація) завжди супроводжуються тепловим ефектом. Знання теплових ефектів дає змогу виконувати технологічні розрахунки.

В термохімії теплота, яку виділяє система, вважається позитивною (+), а теплота, що поглинається – негативною (-). В термохімії теплоту визначають символом Qр і виражають в Дж/моль, кДж/моль.

Ізохорний тепловий ефект (Qv) – тепловий ефект при постійному об’ємі

Ізобарний тепловий ефект (Qp) – це тепловий ефект при постійному тиску.

Між ними існує математичний зв’язок

Qp= Qv – ΔnRT

Для обчислення Δnчисло молей газу, що є у лівій частині хімічного рівняння реакції беруть зі знаком “-”, а в правій зі знаком “+”.

Якщо система складається тільки із твердих та рідких речовин, то Qp≈ Qv

Теплові ефекти в довідниках приведені до стандартних умов, однак таблиці не враховують всі можливі хімічні реакції, тому теплові ефекти можна розрахувати, користуючись законом Гесса та наслідками з нього.

В термохімічних розрахунках широко використовують 2 наслідки закону Гесса.

1. Тепловий ефект хімічної реакції дорівнює різниці між сумою теплоти утворення продуктів реакції та сумою теплот утворення речовин, що вступають в реакцію

Qреакціі=ΣQутв.прод. – ΣQутв.поч.

2. Тепловий ефект хімічної реакції дорівнює різниці між сумою теплот згоряння речовин, що вступають в реакцію (Qзгор.поч.) та сумою теплот згорання продуктів реакції (Qзгор.прод)

Qреакціі=ΣQзгор.поч. – ΣQзгор.прод.

Примітка: в довідкових таблицях Qутв. та Qзгор. приведені для

1 моль і для стандартних умов: р= 101325 н/м2 ; to = 25oC

Qутворення простих речовин умовно дорівнює нулю.

Приклад № 1.

Обчислити різницю між QpіQv при to = 25oC для

Реакції 2H2 + O2 = 2H2O(ж)

Рішення.

1.Визначаємо Δnреакції

Δn= -2 – 1 + 0= -3

2.Qp - Qv = -ΔnRT

Т=25+273 = 298 оК

Qp - Qv = -(-3)* 8,313*298 = 7432 Дж

 

Приклад № 2. Обчислити тепловий ефект реакції при p – const

CaC2 + 2H2O(ж) =Ca(OH)2 + C2H2↑ + Q

 

 

Рішення

1. Знаходимо в довідковій таблиці теплоти утворення учасників

реакції

Qp утв (Ca(OH)2)= 986,2 кДж/моль

Qp утв (CaC2)= 65,7 кДж/моль

Qp утв (C2H2) = 226.75 кДж/моль

Qp утв (H2O)= 285.84 кДж/моль

 

2. Користуючись першим наслідком закона Гесса, знаходимо тепловий ефект реації

Qреакції = (986,2+226,75) – (62,7 + 2* 285,84)= 125,07 кДж на 1 моль CaC2

Відплвідь: Qp = 125,07 кдж/моль.

 

Контрольні запитання:

1. Сформулюйте перший закон термодинаміки.

2. Математичне визначення закону термодинаміки.

3. Як читається закон Гесса?

4. Сформулюйте слідство закону Гесса.

5. Що називається теплотою утворення, теплотою згорання?

 



Сейчас читают про: