Решение теста по химической термодинамике

Ниже представлены ответы на вопросы теста по химической термодинамике, оформленные для записи в тетрадь. ТЕСТ 2 1. Выражение первого закона термодинамики для изолированной системы: Ответ: 1) \( \Delta U = 0 \). (В изолированной системе нет обмена энергией и веществом с окружающей средой). 2. Выражение для энтальпии индивидуального вещества: Ответ: 3) \( U + PV \). (По определению энтальпия \( H = U + PV \)). 3. Теплота, которая требуется, чтобы повысить температуру одного грамма вещества на один градус, называется: Ответ: 1) удельной теплоемкостью. 4. Уравнение Кирхгофа характеризует зависимость: Ответ: 1) теплового эффекта от температуры. 5. Соотношение между \( C_p \) и \( C_v \) для идеального газа: Ответ: 2) \( C_p = C_v + R \). (Это уравнение Майера). 6. Теплота процесса при обратимом изохорном нагревании n моль идеального газа от температуры \( T_1 \) до температуры \( T_2 \): Ответ: 3) \( n C_v (T_2 - T_1) \). (При изохорном процессе \( V = const \), теплота равна изменению внутренней энергии). 7. Изменение энтальпии реакции положительно (\( \Delta H > 0 \)) в случае: Ответ: 2) \( H_2O_{(ж)} = H_2O_{(г)} \). (Процесс испарения требует затрат энергии, то есть является эндотермическим). 8. Разницей между величинами \( \Delta U \) и \( \Delta H \) можно пренебречь для реакции: Ответ: 1) \( A_{(ж)} + B_{(ж)} = C_{(ж)} \). (Разница существенна только если в реакции участвуют газы или меняется их количество). 9. Разность тепловых эффектов при постоянном давлении и постоянном объеме для реакции \( 2PbS_{(т)} + 3O_{2(г)} = 2PbO_{(т)} + 2SO_{2(г)} \) составляет: Ответ: 1) \( RT \). Решение: \( \Delta H - \Delta U = \Delta n RT \). Изменение числа молей газа: \( \Delta n = 2 (SO_2) - 3 (O_2) = -1 \). Разность по модулю составит \( 1 \cdot RT \). 10. Уравнение \( dS = \delta Q / T \) является математическим выражением: Ответ: 1) второго закона термодинамики для обратимых процессов. 11. Изменение энтропии отрицательно (\( \Delta S < 0 \)) в случае: Ответ: 3) \( 4Al_{(т)} + 3O_{2(г)} = 2Al_2O_{3(т)} \). (В этой реакции из газа образуется твердое вещество, хаотичность системы уменьшается). 12. 200 г водорода при 298 К расширяются в вакуум, занимая вдвое больший объем. Изменение энтропии (Дж/К) равно: Ответ: 1) 576. Решение: \[ \Delta S = n R \ln \frac{V_2}{V_1} \] Количество вещества водорода \( H_2 \): \( n = \frac{m}{M} = \frac{200}{2} = 100 \) моль. \[ \Delta S = 100 \cdot 8,314 \cdot \ln 2 \approx 100 \cdot 8,314 \cdot 0,693 \approx 576 \text{ Дж/К} \] 13. Если переменными являются объем системы, температура и число молей компонентов, то характеристическая функция — это: Ответ: 3) энергия Гельмгольца. (Функция \( A = f(T, V, n) \)).