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