|
Universitetet I oslo
|
| bet | 3/12 | | Sana | 10.05.2021 | | Hajmi | 208 Kb. | | #14469 |
Oppgave 3
a) En kobber-sylinder med masse mCu = 0,5 kg og temperatur TCu = 20 °C fylles opp med 6 dl vann med Tvann = 98 °C før den forsegles og isoleres (ingen varme tapes til omgivelsene). Den spesifikke varmekapasiteten (Cp) til henholdsvis Cu og vann er 0,39 J/gK og 4,2 J/gK og kan regnes som konstante i temperaturintervallet vi ser på. Hva er spesifikk varmekapasitet et mål for? (Hva sier den oss)? Hva blir likevektstemperaturen TL til systemet Cu-vann?
Spesifikk varmekapasitet angir hvor mye varmeenergi (J) som trengs for å øke temperaturen én grad kelvin (eller celsius) per massenhet (her gram, g) (eller per mol).
Det er mange måter å sette opp løsningen for TL på. Her velger vi å løse problemet ved å identifisere to uavhengige ligninger/opplysninger for å finne de to likevektstemperaturene for hhv Cu og vann:
I) Ved likevekt er temperaturene i Cu og vann utjevnet (like):
TL = TL,Cu= TL,vann,
Cu har endret temperatur: TL= T0,Cu + ΔTCu = T0,vann + ΔTvann
eller ΔTCu = T0,vann - T0,Cu + ΔTvann = 78 K + ΔTvann (1)
II) Varmenenergien som Cu får er lik tapet i varmeenergi i vannet (energikonservering i isolert system): mCu * Cp,Cu * ΔTCu = - mvann * Cp,vann *ΔTvann
Vi setter inn:
500 g * 0,39 J/gK * ΔTCu = -600 g * 4,2 J/gK * ΔTvann (2)
og setter inn for ΔTCu fra (1):
500 g * 0,39 J/gK * (78 K + ΔTvann ) = -600 g * 4,2 J/gK * ΔTvann
78 K + ΔTvann = -12,9 * ΔTvann
ΔTvann = -78 K / 13,9 = - 5,6 K = -5,6 °C.
TL = T0,vann + ΔTvann = 98 °C + (-5,6 °C) = 92,4 °C ( ≈ 92 °C) (eller 365,5 K ≈ 366 K).
b) Standard dannelsesentalpi er for CO2(g) ΔfH0 = ‑393,5 kJ/mol og for CO(g) ΔfH0 = -110,5 kJ/mol. Vis ved beregning om reaksjonen
CO2(g) = CO(g) + ½ O2(g)
er eksoterm eller endoterm. Gi også et begrunnet kvalitativt svar på om entropiforandringen for reaksjonen vil være positiv eller negativ.
ΔrH0 = ½ * 0 + (-110,5) – (-393,5) = +283 kJ/mol. Endoterm.
(Standard) entropiendring er positiv; økning i antall gassmolekyler.
|
| |
