2018-01-08
1208
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 письмовій формі, як спланує заняття викладач.
Контрольні запитання:
1.Як читається другий закон термодинаміки?
2.Як математично виражається другий закон термодинаміки для хімічних процесів?
3.Написати математичне визначення ентропії.
4.Дати пояснення фізичного змісту поняття ентропія.
5.Якою формулою визначити ентропію одного моля ідеального газу?
6.Якою формулою визначити ентропію при нагріванні твердих тіл та рідин?
7.За допомогою якої формули можна визначити ентропію при переході речовини з одного агрегатного стану в інший?
8.Одиниці виміру ентропії.
Варіанти індивідуальних завдань до
Практичної роботи №5
|
|
|
1. Розрахувати зміну ентропії при розігріві 10г Си від 100° С до 1200° С. Питома тепломісткість тв. Си=1,512 ·10, рідкої міді=0,494 Дж/г, теплота плавлення=206 Дж/г, t пл.=1084°С
2. Визначити зміну ентропії для 1,5 кг вуглецю при розігріві від – 20° С до 80° С. При цьому відбувається зміна тиску від 10 до 105 н/м2. Мольна теплоємність Ср вуглецю 28,8 Дж /моль град.
3. Розрахувати сумарну зміну ентропії при розігріві 100г бензолу С6Н6 від температури плавлення 15,49° С до повного випарювання при температурі кипіння (80,2°С).
4. Теплота плавлення 126,5 Дж/г, теплота пароутворення 396Дж/г, питома теплоємність 1,94 Дж/г град.
5. Середня питома теплоємність заліза (Fе) у межах температур (0 – 200°С) дорівнює 0,486 Дж/г град. Визначити зміну ентропії при розігріві 1кг Fе від 100°С до 150°С.
6. Визначити зміну ентропії для 1 кг повітря при розігріві від --50 до +5000С. При цьому відбувається зміна тиску від 10 до 10 н/м. Питома теплоємність повітря 1,005 Дж/г град, молярна маса повітря 29г.
7. Чому дорівнює зміна ентропії 20г нафталіну С10Н8 при розігріві від 20°С до 80,4°С (tпл), якщо теплота плавлення 149,6 Дж/г, а середня питома теплоємність твердого нафталіну 1,315 Дж/г град.
8. Визначити зміну ентропії при розігріві 0,2 г-ат Fе від 10°С до 190°С, якщо питома теплоємність в інтервалі від 0 до 200°С дорівнює 0,486 Дж/г град.
9. Визначити різницю ентропії 1г води при 0 і 100°С (тиск нормальний), вважаючи теплоємність води постійною і рівною 4,19 Дж/г град.
10. Визначити зміну ентропії при охолодженні 5г – атом алюмінію від 0 до 100°С. Середня питома теплоємність алюмінію в даному інтервалі температур 0,8129 Дж/г град.
|
|
|
11. Чому дорівнює зміна ентропії 1 моля нафталіну при розігріві від 0 до 80,4°С (температура плавлення), якщо
12. теплота плавлення 149,6 Дж/г, а середня питома теплоємність твердого нафталіну 1,315 Дж/г град.
13. Розрахувати сумарну зміну ентропії при розігріві 1 моля бензолу від температури плавлення до повного випарювання при температурі кипіння (80,2°С). Теплота плавлення бензолу 126,54 Дж/г, теплота пароутворення 396 Дж/г, питома теплоємність бензолу 1,94 Дж/град.
14. Знайти сумарну зміну ентропії при розігріві 1 моля води від температури плавлення до повного випарювання при температурі кипіння. Теплота плавлення льоду 335,2 Дж/г, теплота пароутворення води 2260 Дж/г, питома теплоємність води 4,188 Дж/г град.
15. Розрахувати зміну ентропії при розігріві 1кг свинцю від температури плавлення (327,4°С) до 800°С. Теплота плавлення свинцю 24,8 кДж/кг, теплоємність рідкого свинцю в інтервалі температур 327 – 1000°С дорівнює 0,1415 кДж/кг град.
16. Визначити зміну ентропії для 0,5 кг повітря при розігріві від – 20°С до +200°С. При цьому відбувається зміна тиску від 10 до 2 10 н/м. Питома теплоємність повітря 1,005 Дж/г град. Молярна маса повітря 29г.
17. При охолодженні 10л кисню від 200 до +10°С тиск збільшується від 10 до 5 10 н/м. Розрахувати зміну ентропії, якщо Ср О2=29,2 Дж/моль.град.
18. Визначити сумарну зміну ентропії при розігріві 20г крижаної оцтової кислоти від температури плавлення 16,6°С до 20°С. Теплота плавлення 104 Дж/г. Питома теплоємність оцтової кислоти в межах 0 – 80°С виражається формулою:
С = 1,96 + 0,0039 t (Дж/г град).
19. Визначити зміну ентропії при охолодженні 1,2 моля NH3 (газ) від 50°С до -10°С, якщо вийшла зміна об’єму від 26,6л до 14,1л, а питома теплоємність аміаку дорівнює 2,184 Дж/моль. град.
20. Розрахувати зміну ентропії при розігріві 2кг атомів Рв від tпл (327,4°С) до 800°С, теплота плавлення 24,8 кДж/моль, питома теплоємність рідкого свинцю у інтервалі температур 327 – 1000°С дорівнює 0,1415 кДж/кг.град.
21. Визначити зміну ентропії 0,7 моль NH3 (газ) від 100°С до 20°С, якщо вийшла зміна об’єму від 28,4л до 15,4л, а мольна теплоємність аміаку при Р=21,84 Дж/моль. град.
22. Розрахувати сумарну зміну ентропії при розігріві 1 моля бензолу від tпл (15,49°С) до повного випарювання при tкип (80,2°С). Теплота плавлення 126,5 Дж/г, теплота пароутворення 396 Дж/г, питома теплоємність 1,94 Дж/г.град.
Рекомендована література:
1. Гамеева О.С. Физическая и колоидная химия.М. Высшая школа. 1974.272 с. § 12
2. Гамеева О.С. Физическая и колоидная химия.М. Высшая школа. 1969.408. § 29
Практична робота №6
Тема роботи - Розрахунок швидкості хімічної реакції, а також вивчення впливу температури на швидкість хімічної реакції.
Мета роботи:
1) вивчення основного закону хімічної кінетики
2) виконати розрахунки дійсної швидкості реакції
3) визначення впливу температури на швидкість хімічної реакції за правилом Вант-Гоффа та рівнянням Арреніуса
Теоретичне обґрунтування
Хімічна кінетика – вчення про швидкість хімічних реакцій. Основний закон хімічної кінетики установлює залежність швидкості реакції від концентрації реагуючих речовин.
mA + nB ↔ m1C + n1D
V = k CAm CB n; де CA та CB – концентрації реагуючих речовин;
m, n – стереометричні коефіцієнти реагуючих речовин в рівнянні реакції
Дійсна швидкість реакції V – швидкість у даний момент часу.
Вплив температури на швидкість хімічної реакції визначається правилом Вант – Гоффа, згідно з яким при підвищенні температури на кожні 10 градусів швидкість більшості реакцій збільшується в 2-4 рази. Математично ця залежність виражається так:
Vt2 = Vt1 γt2-t1/10, де
Vt1, Vt2 - швидкості реакцій при початковій та кінцевій
температурі
γ – температурний коефіцієнт швидкості
Прологарифмувавши попереднє рівняння, отримуємо:
|
|
|
lg kt2 / kt1 = lgγ*(t2 – t1) / 10, де
kt2 , kt1 – константи швидкості при температурах t1 та t2
Більш точна залежність константи швидкості від температури визначається рівнянням Арреніуса:
2,303 lg kT2 /kT1 = Eакт/R (1/T1 – 1/T2), де
R – газова стела, Дж / моль град
Eакт – енергія активації даної реакції Дж / моль
Енергія активації – мінімальний надлишок енергії, який повинні мати молекули для того, щоб реакція між ними стала можливою.
Приклад. Обчислити за правилом Вант-Гоффа, наскільки треба підвищити температуру щоб швидкість реакції збільшилась у 80 разів, якщо температурний коефіцієнт швидкості дорівнює 3.
Рішення. Використовуємо рівняння:
lg kT2/ kT1 = lgγ*(t2 – t1) / 10;
lg80= lg3*(t2 – t1) / 10 = (t2 – t1)*0,04771;
(t2 – t1)= lg80/0,04771=39,89°
Відповідь: Щоб швидкість реакції зросла у 80 разів треба підвищити температуру на 40 °C.
Порядок 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 письмовій формі, як спланує заняття викладач.
Контрольні запитання:
1.Що називається швидкістю хімічної реакції?
2.Як читається закон дії мас?
3.Які фактори впливають на швидкість хімічної реакції?
4.Сформулюйте правило Вант-Гоффа.
5.Що називається енергією активації?
6.Поясніть рівняння Арреніуса.
