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Lezione III GAS REALI Termodinamica chimica a.a. 2007-2008 Termodinamica chimica a.a. 2007-2008.

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Presentazione sul tema: "Lezione III GAS REALI Termodinamica chimica a.a. 2007-2008 Termodinamica chimica a.a. 2007-2008."— Transcript della presentazione:

1 Lezione III GAS REALI Termodinamica chimica a.a Termodinamica chimica a.a

2 2 Esercizio 1 Un campione di gas ha un volume di l ad 1.00 atm e 0 °C. Il grafico dei dati sperimentali del volume in funzione della temperatura in Celsius a pressione costante ha andamento rettilineo con una pendenza di L °C -1. Da questi dati, senza fare uso dellequazione di stato dei gas ideali, determina lo zero assoluto in gradi Celsius. Lo zero assoluto è la temperatura alla quale il volume di un campione di gas diventerebbe zero se la sostanza rimanesse allo stato gassoso a basse temperature

3 3 Esercizio 2 Calcolare la pressione esercitata da 1 mol di H 2 S quando si comporta a) come un gas ideale, b) come una gas di van der Waals nelle seguenti Condizioni: i) a K in l, ii) a 500 K in 150 cm 3. Commenta i risultati ottenuti. i) T= K ;V= l ;n=1mol ii) T=500 K ;V=150 cm 3 =0.15l ;n=1mol

4 4 Esercizio 2 i) T= K ;V= L ;n=1mol; a=4.484 L 2 atm mol -2 ;b=4.43x10 2 L mol -1 ii) T=500 K ;V=150 cm 3 =0.15l ;n=1mol; a=4.484 L 2 atm mol -2 ;b=4.43x10 -2 L mol -1

5 5 Esercizio 3 Stimare le costanti critiche per un gas con parametri di van der Waals a=0.751 atm L 2 mol -2 e b= L mol -1. V C = 3b p C = a/27b 2 T C = 8a/27Rb V C = L mol -1 p C = 25.7 atm T C = 109 K

6 6 Esercizio 4 È stata proposta la seguente equazione di stato Mostra che lequazione ha comportamento critico. Trova, quindi, le costanti critiche in funzione di B e C e unespressione per il fattore di compressione al punto critico. Sostituendo nellespressione dellequazione di stato:

7 7 Esercizio 4 Il fattore di compressione al punto critico è dato da Sostituendo i risultati ottenuti

8 8 Esercizio 5 Un gas a 350 K e 12 atm ha un volume molare maggiore del 12% rispetto a quello calcolato dalla legge dei gas ideali. Calcola il fattore di compressione in queste condizioni e il volume molare del gas. Sono dominanti le forze attrattive o quelle repulsive? p = 12 atm;T = 350 K;V m =V m 0 x 1.12; Dominano le forze repulsive!!!!!

9 9 Esercizio 6 La densità del vapore acqueo a atm e K è g dm -3. Determina il volume molare e il fattore di compressione. Calcola Z dallequazione di van der Waals con a= L 2 atm mol -2 e b= 3.19x10 -2 L mol -1. ρ = g dm -3 = g l -1 V m =? T = KZ = ? p = atm

10 10 Esercizio 6 T = KZ = ? V m = L mol -1 a = L 2 mol -2 b = L mol -1

11 11 Esercizio 7 Le costanti critiche delletano sono p c =48.20atm, V c =158cm 3 mol -1, T c =305.4K. Calcolare i parametri di van der Waals e stimare il raggio delle molecole. p c =48.20atm V c =158cm 3 mol -1 T c =305.4K V C = 3b p C = a/27b 2 T C = 8a/27Rb b = V c /3 = L mol -1 a = 3.16 L 2 atm mol 2 NOTA: non era necessaria la conoscenza della temperatura critica!

12 12 Esercizio 7 Nellequazione di van der Waals il parametro b dà ragione del volume proprio di una mole di molecole. Il centri delle particelle, considerate sferiche, sono esclusi da una zona di raggio pari al diametro delle particelle stesse.

13 13 Esercizio 8 A 300K e 20 atm il fattore di compressione di un gas è Calcolare il volume occupato da 8.2 mmol del gas in queste condizioni e un valore approssimato del secondo coefficiente del viriale B a 300 K p = 20 atmV = ? T = 300 KB =? n = 8.2 x mol Z=0.86

14 14 Esercizio 8 Troncando lespansione al secondo termine si ottiene

15 15 Esercizio 9 Determinare la pressione e la temperatura alle quali 1 mol di i) H 2 S, ii) CO 2, iii) Ar sono in uno stato corrispondente ad 1 mol di N 2 a 1 atm e 25°C. Sono stati corrispondenti quelli con la stessa pressione, volume e temperatura ridotti. Per N 2 a 1atm e 25°C T e p ridotti sono:

16 16 Esercizio 9 i) Per H 2 S ii) Per CO 2 ii) Per Ar

17 17 Esercizio 10 A partire dai parametri di van der Waals dellH 2 S calcolare la temperatura di Boyle del gas. Se b/V m <1, si può utilizzare lespansione (1-x) -1 =1+x+x 2 +…., da cui

18 18 Esercizio 10 A questo punto è possibile identificare il secondo coefficiente del viriale B con il termine (b-a/RT). Poiché la T di Boyle è quella a cui B=0 a=6.260 L 2 atm mol -2 b= 5.42x10 2 L mol -1

19 19 Equazioni di stato BerthelotDieterici

20 20 Esercizio 11 Il secondo coefficiente del viriale per il metano può essere approssimato usando lequazione empirica Dove a= bar -1, b=0.2002bar -1 e c=1131K 2 (300K < T < 600K). Calcolare il valore della temperatura di Boyle per il metano.. Paragonare il volume molare del metano a 50 bar calcolato con lequazione dei gas ideali e quella del viriale a 298 K e a 373 K. La temperatura di Boyle è quella par cui B=0

21 21 Esercizio 11 Modello gas ideali

22 22 Esercizio 11 Equazione del viriale


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