Übung 3

Thermodynamik 1. FS; Bachelor Chemie
KW 45;
20067 VL im WS 2015 /16
Prof. Ernsting
Übungsblatt 3 zum 2. November 2015
Ideales Gas
Lesen Sie bitte im Atkins den Abschnitt 1.1 “Das ideale Gas”!
1.) Welche elektrostatische Kraft wirkt auf zwei Ionen von Ca2+ und NO3- im Abstand von 500
pm in Wasser? (rel. Dielektrizitätskonstante (nachsehen!) des Wassers ε = 80; Elementarladung
e = 1,6 •10-19 C; 4 πε0 = 1,1•10-10 C2•J-1•m-1 )
Lösung: F=2,32*10-11 N
2.) Zwei Mol eines einatomigen, idealen Gases werden isotherm-reversibel auf ein e - tel des
Ausgangsvolumnes komprimiert. Welche Integrale beschreiben die geleistete Volumenarbeit und
die ausgetauschte Wärme, und welche Werte haben sie?
(Zustandsgleichungen: P • v = n • R • T und u = 3/2 • n • R• T )
Lösung: dw=2RT; dq=-2RT
3.) Von einem idealen Gas (dreiatomiges, gewinkeltes Molekül, keine Schwingung) liegen 4 mol
im Ausgangszustand bei 32 °C und 60 kPa vor.
Man berechne die Volumenarbeit und ∆u, wenn das ideale Gas
a) isobar
Lösung: dw=+7,61 kJ; du=-22,84 kJ
b) isotherm-reversibel
Lösung: dw=+14,069 kJ; dq=-dw; du=0
jeweils auf ein Viertel des Ausgangsvolumens komprimiert wird. (ohne Berücksichtigung der
Schwingungszustände (vib) des Moleküls)
4.) Ein Autoreifen wird an einem Wintertag bei -16 °C auf einen Druck von 1,65 bar aufgepumpt.
Welchen Druck erreicht der Reifen, wenn er danach während einer Autobahnfahrt eine
Temperatur von 40 °C erreicht? (das Volumen sei konstant)
Lösung: P=200932,34 Pa = 2,01 bar
5.) Ein Liter Wasser in einer Plastikflasche wird aus 5 km Höhe (Flugzeug) auf die Erde
geworfen. Der Druckunterschied zwischen Höhenlage und Erdboden werde vernachlässigt. Durch
den Aufschlag erhöht sich die Temperatur des Wassers. Um wieviel? (Verwenden Sie die molare
Wärmekapazität (bei Atmosphärendruck) Cp von Wasser aus dem Lehrbuch und nehmen Sie
an, daß 50% der kinetischen Energie im Wasser verbleiben!).
Lösung: ∆T=5,86 K