Chemische Thermodynamik

Übungen zu Kapitel 2
A 2.1
Welche Arbeit wird geleistet, wenn 1 kg Wasser bei 100 oC (in der Küche) verdampft?
( ρl (H2O) = 953,4 kg/m³ , ρg (H2O) = 0,5977 kg/m³ )
Der Vorgang läuft bei dem konstanten Druck p = 1,013 bar ab.
A 2.2
Wie groß ist die Änderung der inneren Energie, wenn 1 kg Wasser verdampft?
(→Tabelle E)
A 2.3
Wie ändert sich die innere Energie beim Schmelzen von 1 kg Eis bei 0oC ?
(hu = 334 kJ/kg ; ρs = 917,0 kg/m³ ; ρl = 999,8 kg/m³ ; p = 1,013 bar)
A 2.4
In einem Gefäß von 2,000 l Inhalt befinden sich 4,000 g Stickstoff bei 300,0 K. Man führt dem
System 100,0 J an Wärme zu. Wie ändern sich Druck, Temperatur, innere Energie und
Enthalpie?
(Stickstoff soll als ideales Gas angenommen werden und die geringfügige Ausdehnung des
Gefäßes durch die Temperaturerhöhung soll vernachlässigt werden.)
A 2.5
Wie groß ist cp für Mn bei T= 700K, 1400K und 2000K ?
A 2.6
Wie groß ist die Molare Wärmekapazität cp von CH4 bei 900 K? (→Tabelle D)
A 2.7
Welche Energie ist notwendig, um 100 kg Aluminium von 25°C bis zum Schmelzpunkt bei
660oC zu erhitzen ? (→Tabelle D)
A 2.8
Welche Energie muss man aufwenden, um 100 kg Aluminium von 25oC auf 1000oC zu erhitzen ?
A 2.9
Wie viel Energie muss man aufbringen, um 1 kg Mangan von 25°C auf 1400oC zu erwärmen ?
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A 2.10
Welche Arbeit muss man aufwenden, um 1 m3 Stickstoff bei 27oC von p1 = 1 bar auf
p2 = 100 bar zu komprimieren ( ideales Gas ) ?
A 2.11
Auf welchen Wert steigt der Druck, wenn man ein Volumen, in dem sich Stickstoff bei 27°C und
1 bar befindet, auf 1/10 komprimiert?
Dabei soll der Vorgang a) adiabatisch und b) isotherm verlaufen.
A 2.12
In einem Bombenkalorimeter, das mit Luft (p = 2 bar) gefüllt ist, verbrennt man 0,1 g Graphit.
Man erhält dabei eine Wärmemenge von 3,28 kJ. Die Temperatur beträgt 25°C. Wie groß sind
∆Q, ∆W, ∆U und ∆H bei diesem Vorgang?
A 2.13
In einem Bombenkalorimeter befinden sich 0,10 mol CO und 0,10 mol O2. Beim Ablauf der
Reaktion erhält man eine Wärmemenge von 28,18 kJ bei 25°C.
Wie groß sind ∆Q, ∆W, ∆U und ∆H?
A 2.14
Welche Wärme wird frei, wenn man bei 25oC und 1 bar 1 kg ( H2O )l aus H2 und O2 herstellt?
(→Tabelle F)
A 2.15
Wie groß ist die Enthalpie von NaCl bei 1200 K?
A 2.16
Wie groß ist die Enthalpie von O2 bei 2000 K?
A 2.17
Wie groß ist die Enthalpie von Mn bei 1673 K (vgl. A.2.9) ?
A 2.18
Wie groß ist der untere Heizwert Hu von 1 kg Benzol bei 25oC ?
(Beim unteren Heizwert nimmt man an, dass die Kondensationswärme des Wassers nicht genutzt
werden kann, das entstehende Wasser wird als gasförmig angenommen. Entsprechend wird bei
der Rechnung - unabhängig von dem Aggregatzustand von Wasser bei 25°C bei 1 bar - die
Standardenthalpie von gasförmigen H2O angesetzt.)
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A 2.19
Welche Wärme entsteht, wenn bei 900 K ein Kilogramm Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid
verbrennt?
A 2.20
Wie groß ist die Reaktionsenthalpie beim Standarddruck und bei 1000 K für die Reaktion:
4 FeS2 + 11 O2
→
2 Fe203 + 8 SO2
A 2.21
Welche Wärme wird bei 1 bar und 500 K frei, wenn die Reaktion unten abläuft?
(Man verwende die „verkürzte Formel“ in Verbindung mit einer Tabellenkalkulation.)
N2 + 3 H2 → 2 NH3
A 2.22
Man schätze die Wärme ab, die bei der Neutralisation von 100 ml einer 0,1 molaren Säure bei
25oC entsteht. Man nehme dazu an, dass hier eine ideal verdünnte Säure vorliegt.
A 2.23
Wie groß ist der Wärmeumsatz bei 25oC, wenn man CO2 in eine Bariumchloridlösung einleitet
und dabei 1 kg BaCO3 ausfällt?
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