Файл: ФIленко О.Г. ЗбIрник задач з фIзичноI химII навчальний посiбник для студентiв металлургiйних спецiальностей вузiв.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.06.2024
Просмотров: 173
Скачиваний: 0
Назва |
Позна |
Оди ни |
чення |
ЦІ ви |
|
величин |
вели |
мірю |
|
чин |
вання |
Кількість
теплоти (те плота фазо
вого пере творення.
теплота хі мічної ре
акції)
мольна
питома
Теплоєм
ність сис теми питома
мольна
атомна
Електрич ний опір питомий
Електрична
провідність
питома
еквівалент
на
Електрору
шійна сила, різниця
електрич них зарядів
Електрод ний потен ціал
Електрична
напруга
Енергія
внутрішня
Q джоуль
Q джоуль на кіломоль
яджоуль на
кілограм джоуль на кельвін
сджоуль на
кілограмкельвін
Сджоуль на
кіломолькельвін
Сджоуль на
|
кілоатом- |
R |
кельвін |
ом |
|
l> |
ом-метр |
|
сименс |
X |
сименс |
|
на метр |
Я |
сименс- |
|
квадрат- |
|
ний метр, |
|
на кілоек- |
|
вівалент |
E |
вольт |
E |
вольт |
U |
вольт |
U |
джоуль |
Систе |
Позначення |
Значення |
одиниць, |
||
ма ОДИ |
одиниці вимі |
подане в |
НИЦЬ |
рювання |
одиницях |
|
|
СІ |
СІ |
Дж |
_ |
СІ |
Д ж • к м о л ь - 1 |
— |
||
СІ |
Дж |
• к г — 1 |
|
— |
СІ |
Д ж |
• К " 1 |
|
— |
СІ |
Дж • кг |
X |
|
|
|
X |
К - 1 |
|
|
СІ |
Д ж • к м о л ь - 1 |
X |
— |
|
|
X |
К - 1 |
|
|
СІ |
Дж • к а т о м - 1 |
X |
— |
|
|
X |
К - 1 |
|
|
СІ |
|
Ом |
|
— |
СІ |
Ом • м |
|
— |
|
СІ |
|
См |
|
— |
СІ |
См • м — 1 |
|
— |
|
СІ |
См • ма |
• к е к в - 1 |
— |
СІ |
В |
— |
СІ |
В |
— |
СІ |
в |
— |
СІ |
Д ж |
— |
Роз
мір
ність
ит~2
L2T~2
L W - 2 e - 1
/. 2 7 — 2 Є _ 1
L 2 T ~ 2 e - 1
L*r- |
2 |
Є - |
1 |
|
L W - |
3 |
/ - |
2 |
|
L W - |
3 |
|
/ - |
2 |
L-2MTl |
T3P |
x |
||
X |
|
|||
L - 3 M - |
1 X |
|||
X Г 3 |
/ 2 |
|
||
M - X T 3 |
X |
|||
X |
PN-1 |
|
LWT-3!-1
L ^ r - 3 / " 1
Lmr-2
Назва |
Позна |
Одини |
Систе |
Позначення |
Значення |
Роз |
чення |
ці ви |
одиниць, |
||||
величин |
вели |
мірю |
ма оди |
одиниці вимі |
подане в |
мір |
|
чин |
вання |
ниць |
рювання |
одиницях |
ність |
|
|
|
|
|
СІ |
|
Енергія ак |
|
|
|
|
|
|
|
|
L2MT~2 |
|
|
тивації |
Е* |
джоуль |
СІ |
|
Д ж |
|
— |
|
|||
Ентропія |
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
системи |
джоуль |
|
|
|
|
|
— |
|
|
|
|
|
|
на кель |
СІ |
|
Д ж |
• К - 1 |
|
|
|
|
|
|
|
він |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мольна |
|
джоуль |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на кіло- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
моль- |
|
Дж |
• к м о л ь - 1 |
X |
— |
L?T~2Q-1 |
|
||
|
|
кельвін |
СІ |
|
|||||||
Ентальпія |
Н |
джоуль |
СІ |
|
X к г 1 |
|
— |
L2MT~2 |
|||
|
Д ж |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц я |
2 |
||
Множники і приставки для утворення десяткових |
кратних |
|
|
|
|||||||
|
|
та дольових |
одиниць |
і їх |
найменування |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Позначен |
Приклади дольови |
і крат- |
||||
|
|
|
|
|
|
них одиниьіь |
|
|
|||
|
|
Найменування |
ня при |
|
|
|
|
|
|||
Множник |
|
ставки ро |
|
|
|
|
|
||||
|
приставки |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
сійськими |
|
|
|
Позна |
||||
|
|
|
|
|
буквами |
Найменування |
|
||||
|
|
|
|
|
|
чення |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
10е |
|
гіга |
|
Г |
гігапаскаль |
|
ГПа |
||||
106 |
|
мега |
|
м |
|
мегават |
|
МВт |
|||
10» |
|
кіло |
|
к |
|
кілоджоуль |
|
кДж |
|||
10 |
|
дека |
|
да |
декалітр |
|
дал |
||||
ю - 1 |
|
деци |
|
Д |
дециметр |
|
дм |
||||
і о - 2 |
|
санти |
|
с |
сантиметр |
|
см |
||||
1 ( Г 3 |
|
мілі |
|
м |
міліампер |
|
мА |
||||
і о - 6 |
|
мікро |
|
мк |
мікроампер |
|
мкА |
||||
і о - 9 |
|
нано |
|
н |
|
нанометр |
|
нм |
|||
Атомна одиниця |
маси дорівнює 1,66053 • 10 |
кг. |
|
|
|
|
|
||||
Маси елементарних частинок (протона, нейтрона та ін.) звичайно відносять до |
|||||||||||
маси електрона, |
що дорівнює 9,109558 • 10 — 3 1 кг або 5,48593 • 10 — 4 а. о. м. |
|
|||||||||
Незалежно від агрегатного стану |
1 кмоль речовини містить 6,022169 • 102 в |
моле |
|||||||||
кул (число Авогадро). Слід зауважити, що для одиниці |
кількості речовини |
допускає |
|||||||||
ться кіломоль за рекомендацією UCOR — 1000/1969. |
|
|
|
|
|
||||||
Один кіломоль ідеального газу при нормальних умовах займає об'єм 22,4135 м 3 . |
|||||||||||
Універсальна газова стала по вуглецевій шкалі дорівнює 8,31434 к Д ж / к м о л ь - 1 X |
|||||||||||
X К~' , * стала, або число Фарадея, |
дорівнює 9,64867 • 10'Кл • к м о л ь - |
1 . |
|
|
I . ПЕРШИЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМІКИ
РІВНЯННЯ ПЕРШОГО ЗАКОНУ ТЕРМОДИНАМІКИ
Перший закон термодинаміки визначається рівнянням
<7 = Д£/ |
+ Л, |
(1,1) |
|
де q — теплота, поглинена системою; |
AU — зміна внутрішньої |
енергії |
|
системи; А — робота, виконана |
системою. |
|
|
У термодинаміці величина |
q вважається додатною, якщо |
теплота |
поглинається системою, і від'ємною, якщо теплота виділяється систе мою; AU вважається додатною, якщо внутрішня енергія системи збіль шується, і від'ємною, якщо внутрішня енергія зменшується; роботу А вважають додатною, якщо система виконує роботу, і від'ємною, якщо робота виконується над системою.
При сталому об'ємі (V = const) поглинена системою теплота |
витра |
|||
чається на збільшення внутрішню!' |
енергії, що видно з такого рів |
|||
няння: |
|
|
|
|
qv |
= bU = Ua — U1 |
= пСу (Г, - |
Tj), |
(1,2) |
де U1 — внутрішня |
енергія системи при Тг; £/2 |
— внутрішня |
енергія |
|
системи при Т2; п — число кіломолів речовини; |
CV—середня ізохор |
|||
на теплоємність системи в інтервалі температур від Тх до Т2. |
витра |
|||
При сталому тиску (р = const) поглинута системою теплота |
чається на збільшення ентальпії, що можна описати таким |
рівнянням: |
||
Цр |
= АН = Н2 - Нг |
= пСр (Т2 - 7\), |
(1,3) |
де Н1 — ентальпія |
системи при Тх; |
Я 2 — ентальпія системи при Тг; |
|
Ср — середня ізобарна теплоємність |
системи в інтервалі |
температур |
від 7\до Г 2 , Дж • кмоль-1 • К - 1 .
Співвідношення між ентальпією і внутрішньою енергією системи
визначається рівнянням |
|
H = U + pV, |
(1,4) |
де р — зовнішній тиск, Па; V — об'єм системи, |
м3. |
При сталому тиску (р = const) зміна ентальпії визначається таким
рівнянням: |
|
AH = AU + pAV, |
(1,5) |
де р — зовнішній тиск; Д V — зміна об'єму системи. |
|
Перехід речовини з одного агрегатного стану в інший при сталих тиску і температурі супроводиться виконанням роботи, яку можна ви значити за рівнянням
А = npAV, |
(1,6) |
де п — число кіломолів речовини; AV — зміна мольного об'єму речо вини при переході з одного стану в інший.
Якщо рідина перетворюється в пару при сталих температурі і тис ку, причому тиск дорівнює тиску її насиченої пари, і якщо пара під порядкована законам ідеальних газів, то роботу можна визначити рів
нянням |
|
А = nRT, |
(1,7) |
де R — універсальна газова стала (8,314 кДж • кмоль-1 |
• К - 1 ) ; Т — |
температура випаровування рідини.
У системі одиниць СІ за одиницю вимірювання теплоти, роботи, внутрішньої енергії і ентальпії беруть джоуль (Дж).
Задача. Визначити q, А і AU перетворення 36,03 кг води в пару при сталому тиску і температурі 373 К, коли відомо, що за цих умов тепло
та випаровування води дорівнює 40,905 МДж |
• кмоль - 1 . Вважати пару |
|
ідеальним газом. Об'ємом рідини знехтувати. |
||
Р о з в ' я з а н н я . |
При сталому тиску |
і температурі 373 К вода |
перетворюється в пару з поглинанням теплоти: |
||
q = nLBiin = — |
• L B i m = - І Щ - 40,905 • 10е = 81,81 МДж. |
Випаровування води при сталому тиску супроводиться збільшенням об'єму, і частина поглиненої теплоти затрачається на роботу проти зов нішнього тиску, яка визначається рівнянням
А — npAV = пр (Vn — Урід).
Оскільки можна об'ємом води знехтувати і вважати пару ідеальним газом, то при випаровуванні 36,03 кг води система виконує роботу
А = npVn = nRT = -^RT = 1 | ^ L 8,314 • 10s • 373 = 6,202 МДж.
Решта поглиненої системою теплоти затрачається на збільшення внутрішньої енергії пари:
AU = q — Л = 81,81 • 10е —6,202- 10е = 75,608 МДж.
Задача. Визначити АН і А при плавленні 2,698 кг алюмінію, коли відомо, що при тиску 1,01325 • 105 Па і температурі плавлення 933,1 К зміна атомного об'єму алюмінію дорівнює 0,51 • 10~8 м 3 • катом - 1 . Теплота плавлення алюмінію дорівнює 10,76 МДж • катом - 1 .
Р о з в ' я з а н н я . Плавлення алюмінію при сталому тиску су проводиться збільшенням ентальпії, яке можна знайти за рівнянням
ДЯ = nL„„ =-^-Іпл |
= |
• 10,76 • 10е = 1,076 МДж. |