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Esercitazioni. Energia interna Capacità termica Entalpia.

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Presentazione sul tema: "Esercitazioni. Energia interna Capacità termica Entalpia."— Transcript della presentazione:

1 Esercitazioni

2 Energia interna Capacità termica Entalpia

3 Il calore richiesto per fondere 100 g di ghiaccio è: Il calore richiesto per aumentare la temperatura dellacqua da 0°C a 100°C è: q 2 = 100 g × 4.18 J K –1 g –1 × 100 K = 4.18 ×10 4 J = 41.8 kJ Il calore richiesto per vaporizzare lacqua: q 3 = 5.55 mol × 40.7 kJ mol –1 = 226 kJ Il calore totale: q = q 1 + q 2 + q 3 = 33.4 kJ kJ kJ = 301 kJ NOTA: la lunghezza del tratto liquido + gas è maggiore Del tratto solido + liquido in proporzione ai loro valori Δ trs H 2.14

4 2.16 q = P × t dove P è la potenza del termosifone e t il tempo durante il quale funziona, NOTA: In realtà si scaldano anche le pareti e larredamento

5 2.18 ΔH = q = +2.2 kJ (pressione costante )

6 2.22

7 q = IVt = 3.20 A × 12.0 V × 27 s = 1.04 × 10 3 J 1 A s = 1 C, 1 C V = 1 J dove M = g mol –1 è la massa molare del glucosio ed m la massa del campione. La combustione è esotermica: (b) La reazione di combustione è: C 6 H 12 O 6 (s) + 6 O 2 (g) 6 CO 2 (g) + 6 H 2 O(l) n g = 0Quindi: (c) The somma delle 3 equazioni è: 6 C(s) + 6 H 2 (g) + 3 O 2 (g) C 6 H 12 O 6 (s)

8 2.29 AgBr(s) Ag + (aq) + Br – (aq)

9 2.33 Il saccarosio è composto da glucosio-fruttosio Il lavoro effettivo disponibile è 25 kJ × 0.20 = 5.0 kJ w = mgh, m 68 kg Saccarosio (C 12 H 22 O 11 )M = gmol -1

10 2.34 (b) ν g = –2 [5 O 2 (g) sostituite con 3 CO 2 (g)]

11 NO(g) + O 2 (g) 2 NO 2 (g) N 2 (g) + O 2 (g) 2 NO(g) –

12 2.38 r C p = νC p,m (prod) – νC p,m (reag) = (77.28 – 2 × 37.20) J K –1 mol –1 = J K –1 mol –1

13 2.39 (a) diminuisce (b) (c) NOTA: Un gas poliatomico ha tre gradi di libertà del moto di traslazione e, se gli atomi non sono allineati nella molecola, ha tre gradi di libertà del moto di rotazione diminuisce aumenta NOTA: In una molecola biatomica la distanza tra i due atomi è più grande delle dimensione del nucleo il momento di inerzia della molecola rispetto a quest'asse è piccolo l'energia cinetica immagazzinata nel moto di rotazione attorno a questasse è piccola

14 Entropia

15 q = nC p,mT 3.3

16 3.4Fusione di 100 g di ghiaccio: Riscaldamento dellacqua: Vaporizzazione: S total = ( ) J K –1 = 858 J K –1 Per un liquido:

17 3.6 Per un gas perfetto: Quindi, V i = 15.0 L e V f = 2.91 L

18 3.7Poiché lentropia dipende solo dagli stati iniziale e finale, sarà data dalla somma delle entropie del processo di compressione e di riscaldamento: ΔS total = (– ) J K –1 = –7.9 J K –1

19 3.10 Occorre trovare la comune temperatura finale, T f, notando che il calore ceduto dal campione a temperatura maggiore viene assorbito dal campione a temperatura minore: -[n 1 C p,m (T f – T il )] = n 2 C p,m (T f – T i2 ) Risolvendo per T f : T f = 1/2(353 K K) = 318 K Il cambiamento totale di entropia è quindi:

20 3.11 (b) Poiché il processo di vaporizzazione si può eseguire reversibilmente, S total = 0; Quindi: S ambiente = –87.8 J K –1 mol –1

21 3.12

22 3.13 per ciascun componente della reazione, quindi (a) (b)

23 3.14

24 3.22

25 Energia libera Costanti di equilibrio

26 3.15

27 n = 1

28 3.23

29 Poiché:

30 3.28 Equazione di vant Hoff Affinché K 2 sia >1:

31 3.33

32 3.35

33

34 Formule

35 Lavoro e Calore riscaldamento elettrico calore fornito (Joule) = I (Ampère) V (Volt) t (secondi) C, costante del calorimetro = calore fornito/ T cal Calore emesso = C T U = w + q U = w + q forniti al sistema (>0) espansione a pressione esterna costante (w < 0) espansione isoterma reversibile (w < 0) C T = q Capacità termica (J K -1 ) Capacità termica specifica o calore specifico (J K -1 g -1 ) C s = q/( T m) Capacità termica molare (J K -1 mol -1 ) C m = q/( T n) Variazione di temperatura a volume costante (w = 0) } Trasformazione adiabatica: Relazione di Mayer Potenza (watt= J s -1 )

36 Reazione endotermica Reazione esotermica a pressione costante Entalpia standard di formazione Si esprime in kJ mol -1 Legge di Kirchhoff Entalpia

37 Entropia S totale = S sistema + S ambiente > 0 Cambiamenti spontanei (irreversibili) S totale = S sistema + S ambiente > 0 Cambiamenti spontanei (irreversibili) S totale = S sistema + S ambiente = 0 Cambiamenti reversibili S totale = S sistema + S ambiente = 0 Cambiamenti reversibili dS=dq rev /T Disuguaglianza di Clausius S=nRln(V f /V i )Espansione isoterma di un gas perfetto S=nRln(V f /V i )Espansione isoterma di un gas perfetto S amb =-nRln(V f /V i ) S amb =-nRln(V f /V i ) Processo reversibile S amb =-p ex (V f -V i )/T S amb =-p ex (V f -V i )/T Processo irreversibile S= H trs /T trs Transizione di fase (pressione costante) S= H trs /T trs Transizione di fase (pressione costante) } Variazione di temperatura o di pressione (n=1) Entropia assoluta Teorema di Carnot

38 Energia di Helmholtz ed energia di Gibbs Equazione fondamentale Equazione di stato termodinamica Equazione di Gibbs-Helmholtz } Per un solido o un liquido Per un gas Variazione con la temperatura Variazione con la pressione

39 Potenziale chimico e costante di equilibrio Equazione di Clapeyron Potenziale chimico Equazione fondamentale della termodinamica chimica Equazione di Gibbs-Duhem Q = quoziente di reazione K = costante di equilibrio Equazione di vant Hoff


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