CAPITOLO 5: esercizi
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- Luigina Cristina Massa
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1 CAIOLO 5: esercz Eserczo 5 Da seuet dat termodamc stadard a 5 C: H kj mo G kj mo S J K H ( 37 O ( 5 H O ( mo Cacoare a varazoe de eera bera d ormazoe (d Gbbs d ua moe d acqua quado vee rscadata da 5 C a 35 C aa pressoe stadard Svometo La reazoe d ormazoe de acqua quda è a seuete: Eserczo 5 S caco caore d reazoe de bezee a ccoesao da seuet vaor per etapa stadard d ormazoe d bezee qudo ( H 49 kj mo e d ccoesao qudo ( H 56 kj mo a 5 C Stmare a varazoe d eera tera per a reazoe Svometo La reazoe esame è a seuete: C 6 H 6 ( + 3H ( C 6 H ( er vautare caore d reazoe, coè r H dea reazoe, appchamo a ee d Hess: Hess r H H ( C6H (, H ( C6H 6 (, 5kJ mo, per 98K Cosderamo ora a varazoe d eera tera e processo d ormazoe d ua moe d ccoesao a pressoe costate (par a e a temperatura costate (, coè vautamo r U ( per a reazoe scrtta Daa reazoe eerae U H V, appcata a caso specco, rcavamo:
2 U H ( V (, r ( r r dove V r ( è voume stadard d reazoe: V ( V ( C6H (, V ( C6H 6 (, 3 V ( H (, r V ( H (, R 3 74m S è assuto che: voum d ua moe d ccoesao e d bezee qud sao crca uua (e s edao ea somma aebrca o che, comuque, a oro dereza sa trascurabe rspetto a voume d tre mo d droeo assoso; droeo assoso abba comportameto deae, adottado equazoe d stato de as perett Ie: U ( H ( V ( H 3 r r r r 976 ( kj mo Eserczo 53 Cacoare a varazoe d eera bera d Gbbs moare per droeo quado vee compresso sotermcamete da atm a atm aa temperatura d 98 K S assuma per droeo a seuete equazoe d stato: ( v b R p, dove v dca voume moare e b 66 mo Svometo L eera bera d Gbbs moare è potezae chmco: µ G Dobbamo, qud, vautare come esso vara seuto aa compressoe soterma de as L equazoe d stato orta c cosete d espctare a dpedeza d µ daa pressoe a temperatura ssata Iatt: G V µ v Da equazoe d stato assuta per droeo s ha: + b v + b,
3 per cu: µ caso esame v + b er vautare a varazoe µ pressoe, a ssata: dobbamo terare a dervata parzae ( dµ + b d dµ d + b d µ dµ µ µ µ tra due vaor d (, µ (, d + b d d + b d d + b d + b ( Sosttuedo vaor umerc ee utà orte ( R 8578 µ 8578 atm K mo atm atm K mo 98K + 66 atm atm 5 mo atm mo 7 kj otteamo: ( atm (rcordare che atm 3J Eserczo 54 I u cotetore a voume costate soo zamete preset mezza moe d vapore acqueo e mezza moe d acqua quda, equbro a C Quat è a pressoe eserctata da sstema ed umero d mo d qudo se a temperatura vee azata d 5 rad? (assumere ua destà de acqua quda par a /cm 3 costate a varare dea temperatura ed ua etapa d vaporzzazoe d 47 kj/mo Svometo ossamo schematzzare probema co a seuete ura: 5 H O (? H O ( + 5 C 5 H O (? H O ( 3
4 Occorre determare a pressoe ae e a uova rpartzoe tra qudo e vapore coseuete aa trasormazoe da 373 K a 378 K La pressoe ae è par a (378K, dato che è mateuto equbro tra e as er determara utzzamo equazoe d Causus-Capeyro (assumedo comportameto deae de vapore acqueo, teedo presete che aa temperatura d C a tesoe d vapore è (373K atm La orma terata tra e due temperature è: H R ev, ove H ev 47kJ mo Qud: 3 47 J mo 83JK mo e (ache , 373 9, 9 9atm 5 5 a, essedo atm 3 5 a La uova rpartzoe qudo/vapore: S può raoevomete assumere che voume totae de cotetore (costate sa teramete occupato da vapore, sa a 373K che a 378K ae assuzoe può essere acmete vercata ota a destà dea ase quda ( /cm 3 ; a 373K voume moare de qudo è dato da: m, dvdedo per e mo : V m V m v, m M v, duque: v M 8 mo mo H O cm mo 8 m H ( cm O er stmare voume moare de vapore utzzamo equazoe d stato de as dea: R 834J K mo 373K 3 v 3 m mo 5 ( 3 a S osserva che v >> v, duque, dato che umero d mo d qudo e d as aa temperatura è detco, 5 mo, s ha ache V >> V e qud: V V + V V ae approssmazoe sarà a maor raoe ecta a 378K, dato che parte de qudo è evaporato Impoamo, qud, a codzoe che voume de vapore sa detco ae due temperature, otteedo: 4
5 V V 373 v v , qud: ( ( ( K 9atm, 5mo 59mo ( 378K atm Le mo d qudo s otteoo, e, per dereza: ( mo mo tot 59 4 Eserczo 55* Stmare puto d usoe de acqua aa pressoe d atm Le destà de hacco e de acqua soo: cm hacco 97, cm acqua L etapa d usoe è: H J mo 68 Svometo er stmare puto d usoe aa pressoe atm covee sruttare evdeza che a ea d coessteza sodo-qudo è approssmatvamete ua retta d eevata pedeza: rad aumet d pressoe reazzao pcco abbassamet de puto d usoe I ura è schematzzata tae stuazoe: er sruttare tae ormazoe è coveete utzzare equazoe d Capeyro ea orma-base seuete: d( S ( d V ( 5
6 Ammettere ua pedeza eare d ( verso equvae a porre costate a pedeza dea curva, coè stabre che: S ( V ( S ( V ( costate uo a ea sodo-qudo, dove s è sceta a temperatura 735K aa quae possamo tedere rert dat ort Qud: d( S ( ; terado tra e temperature e s ottee: d V ( S ( ( ( (, da cu rcavamo: V ( V ( + ( ( ( S ( La varazoe d etropa aa traszoe è data da: H ( 68J mo S ( J K mo, 735K e stmamo voume d traszoe come: (,, ( V ( s,, ( (, V ( s, V ( V V quato ( atm bar M M 8 mo 8 mo mo H O H O m 6 6 H ( ( m 97 m O H O s Sosttuedo ta vaor e espressoe che dà otteamo: 5 (( 3 a K m mo 73 5K + 74 J K mo L abbassameto de puto d usoe rsuta par a us 73K * questo eserczo, compresa a ura, è stato cocesso da rcercatore Frezzato Deo, Dpartmeto d Sceze Chmche de Uverstà de Stud d adova Eserczo 56 6
7 La temperatura d sodcazoe d u dato sovete è d C quado è puro, e dmusce d 3 C quado a sua razoe moare è rdotta a 98 per auta d u composto soube ea ase soda Determare etapa d usoe de sovete Svometo L abbassameto de puto d coeameto d u sovete (abbassameto croscopco, a causa d sout dscot ase quda, è correato aa moatà de souto, m, medate a seuete reazoe: K m, co us K a costate croscopa de sovete: K M, H dove dca puto d coeameto de sovete puro, H è suo caore atete d usoe e M dca a massa moare de sovete k/mo Sosttuedo espressoe dea costate croscopa e equazoe per abbassameto de puto d coeameto s ottee: us M H m ( x che, per souzo dute (x <<, vae M m x ( x Rcavamo, duque, caore atete d usoe: H, (per quest utmo passao s è teuto coto de atto ( 94K 834J K mo H ( x ( J mo 3K Eserczo 57 Quat è abbassameto dea temperatura d coeameto d ua souzoe d u pomero acqua, data a pressoe osmotca Π 38mmH a 5 C? (a costate croscopa de acqua è Svometo K 86K k mo L abbassameto croscopco e vaore dea pressoe osmotca, soo correate aa cocetrazoe de souto medate e reazo: K m, Π, V dove m è a moatà de souto, metre è umero d mo d souto u voume d souzoe V Notamo subto che per determare abbassameto croscopco dobbamo vautare m 7
8 er souzo acquose dute a a 5 C, dato che a destà de acqua è par a k/l, è ecto assumere che vaa m c (umercamete, co c a cocetrazoe moare de souto er rcavare c utzzamo equazoe dea pressoe osmotca (covertedo a pressoe osmotca utà SI: 38 atm 3 5 Π a 565a 76 Qud: V Π 565a 3 4 mo m 4 834J K mo 98K mo L c m Otteuto questo vaore d moatà possamo rcavare abbassameto croscopco: K m 86k K mo 4 mo k 38 K Duque 8 K è a varazoe dea temperatura d coeameto rspetto a sovete puro Eserczo 58 8
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