6. Übung zur Vorlesung Physikalische Chemie I - Institut für ...

Institut für Physikalische Chemie und Elektrochemie
Prof. Dr. R. Imbihl, Dr. D. Bremm SS 2010
6. Übung zur Vorlesung Physikalische Chemie I
17.5.2010 bis 21.5.2010
Aufgabe 28
Die Standardbildungsenthalpie von NO 2
(g) bei 25 ◦ C beträgt 33,2 kJ mol −1 , die von
N 2
O 4
(g) beträgt 9,2 kJ mol −1 . Bestimmen Sie die Reaktionsenthalpie für die Reaktion
2 NO 2
(g)→N 2
O 4
(g) bei 100 ◦ C.
Die molaren Wärmekapazitäten sind:
C p,m (NO 2 ) = 37, 2 J K −1 mol −1 und C p,m (N 2 O 4 ) = 77, 28 J K −1 mol −1 .
Die Wärmekapazitäten können im betrachteten Temperaturintervall als konstant
angesehen werden.
Aufgabe 29
Die molaren Wärmekapazitäten von Ethan, Kohlensto und Wassersto werden
zwischen 298 K und 400 K in guter Näherung durch folgende empirische Formeln
beschrieben:
C p,m (C 2 H 6 (g)) = 14, 73 J K −1 mol −1 + 0, 1272 J K −2 mol −1 · T
C p,m (C(s)) = 16, 86 J K −1 mol −1 +4, 77·10 −3 J K −2 mol −1·T −8, 54·10 5 −2
J K mol
−1·T
C p,m (H 2 (g)) = 27, 28 J K −1 mol −1 +3, 26·10 −3 J K −2 mol −1·T +0, 5·10 5 −2
J K mol
−1·T
= −84, 68 kJ mol −1 . Be-
Die Bildungenthalpie des Ethans bei 298 K beträgt ∆Hb
−◦
rechnen Sie die Bildungsenthalpie bei 350 K.
Aufgabe 30
Nasse Kleidung kann auf einer Bergtour sehr gefährlich werden. Man nehme an,
dass die Kleidung eines Bergsteigers 1 kg Wasser aufgenommen hat.
a) Welche Wärmemenge muss der Körper aufbringen, um die Kleidung zu trocknen?
b) Wieviel Glucose muss er dafür verbrennen?
c) Wie stark würde die Körpertemperatur einer 75 kg schweren Person ohne
diesen Ausgleich absinken?
Benötigte Daten:
Wärmekapazität: C p,m (Körper)≈ C p,m (H 2 O) = 75, 3 J K −1 mol −1
Verdampfungsenthalpie von Wasser: ∆H v = 44 kJ mol −1
Verbrennungsenthalpie von Glucose: ∆H c = −2808 kJ mol −1
Aufgabe 31
Als Solvatationsenthalpie bezeichnet man die Enthalpieänderung eines Ions beim
Übergang aus dem Vakuum (Gasphase) in die solvatisierte Form in einer Lösung.
Bestimmen Sie unter Verwendung eines thermodynamischen Kreisprozesses die Solvatationsenthalpie
von Mg 2+ -Ionen aus den folgenden Daten:

Sublimationsenthalpie von Mg: +147, 1 kJ mol −1
Erste Ionisierungenergie von Mg: +7, 646 eV
Zweite Ionisierungsenergie von Mg: +15.035 eV
Dissoziationsenthalpie von Cl 2
(g): +242, 6 kJ mol −1
Elektronenanität von Cl(g): −3, 614 eV
Lösungsenthalpie von MgCl 2
(s): −126, 7 kJ mol −1
Hydratationsenthalpie von Cl (g): −364 kJ mol −1
Bildungsenthalpie von MgCl 2
(s): −641, 6 kJ mol −1
Anmerkungen: Für alle gasförmigen Stoe kann ideales Verhalten angenommen werden.
Die Ionisationenergie ist die Energie der Reaktion M(g)→M + (g) + e (g). Die
Elektronenanität ist die Energie der Reaktion A(g) + e (g)→A (g).
Aufgabe 32 (Wird wahrscheinlich erst in der folgenden Woche behandelt.)
Betrachten Sie einen idealisierten Otto-Prozess (Verbrennungsmotor) bestehend aus
folgenden Schritten:
i) Adiabatische, reversible Kompression ausgehend von einer Temperatur von 300
K und einem Druck von 1 bar.
ii) Isochore Temperaturerhöhung bis auf eine Zündtemperatur von 3200 K.
iii) Adiabatische, reversible Expansion.
iv) Isochore Temperaturerniedrigung (im Auspu).
Berechnen Sie für die einzelnen Schritte dieses Kreisprozesses die erreichten Temperaturen
und Drücke sowie ∆U, Q und W bei einer Verdichtung von 1:10 (d.h.
V 2 =1/10 V 1 ). Berechnen Sie auÿerdem den theoretischen Wirkungsgrad unter den
Annahmen, dass die Stomenge im System gleich bleibt und dass für alle beteiligten
Gase C V , m = 2, 5R gilt.
Übungszettel im Internet: www.pci.uni-hannover.de → Lehre → Skripte & Übungen