Решение задач из Варианта 4 по термодинамике

Ниже представлены решения задач из Варианта 4, оформленные для записи в тетрадь. ВАРИАНТ 4 Задание 1. Выражение для изобарной теплоемкости \( C_p \). По определению изобарная теплоемкость — это производная энтальпии по температуре при постоянном давлении. Ответ: 3) \( (dH/dT)_p \) Задание 2. Размерность мольной изобарной теплоемкости. Мольная теплоемкость измеряется в количестве теплоты, необходимом для нагрева 1 моль вещества на 1 Кельвин. Ответ: 4) Дж/моль·К Задание 3. Положительное изменение энтальпии (\( \Delta H > 0 \)). Это эндотермические реакции (поглощение тепла). Разложение карбоната кальция при нагревании — классический пример. Ответ: 1) \( CaCO_{3(к)} = CaO_{(к)} + CO_{2(г)} \) Задание 4. Энтропия идеального кристалла при абсолютном нуле. Согласно третьему началу термодинамики (постулат Планка), энтропия идеального кристалла при \( T = 0 \) К равна нулю. Ответ: 3) 0 Задание 5. Положительное изменение энтропии (\( \Delta S > 0 \)). Энтропия растет, когда увеличивается беспорядок, например, при переходе из твердого состояния в газообразное (увеличение объема газа). В реакции 1 из твердого вещества образуется газ. Ответ: 1) \( CaCO_{3(к)} = CaO_{(к)} + CO_{2(г)} \) Задание 6. Математическое выражение для энергии Гиббса. Энергия Гиббса определяется через энтальпию, температуру и энтропию. Ответ: 2) \( G = H - TS \) Задание 7. Критерий самопроизвольности изохорно-изотермического процесса. Для процессов при постоянном объеме (\( V \)) и температуре (\( T \)) критерием является энергия Гельмгольца (\( F \) или \( A \)). Ответ: 3) энергия Гельмгольца Задание 8. Расчет энергии Гиббса. Дано: \( \Delta H^0 = -59270 \) Дж \( \Delta S^0 = -176 \) Дж/К Стандартная температура \( T = 298 \) К Формула: \[ \Delta G^0 = \Delta H^0 - T \cdot \Delta S^0 \] Расчет: \[ \Delta G^0 = -59270 - 298 \cdot (-176) = -59270 + 52448 = -6822 \text{ Дж} \] Ответ: 1) -6822 Задание 9. Зависимость константы равновесия \( K_x \) от давления. Если реакция идет с изменением числа молей газа, то константа \( K_x \), выраженная через молярные доли, зависит от общего давления. При увеличении числа компонентов (молей газа) \( K_x \) уменьшается с ростом давления (согласно принципу Ле Шателье). Ответ: 2) уменьшается с ростом общего давления Задание 10. Расчет константы равновесия \( K_c \). Реакция: \( H_{2(г)} + CO_{2(г)} = H_2O_{(г)} + CO_{(г)} \) Выражение для константы: \[ K_c = \frac{[H_2O] \cdot [CO]}{[H_2] \cdot [CO_2]} \] Подставляем значения: \[ K_c = \frac{0,01 \cdot 0,02}{0,01 \cdot 0,01} = \frac{0,0002}{0,0001} = 2 \] Ответ: 3) 2