ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ - ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ

Transcript

1 ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ - ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ Ένα λίτρο τσαγιού στους 100 C χύνεται σε επενδυμένη με γυαλί φιάλη θερμός, που βρίσκεται σε θερμοκρασία δωματίου (20 C). Εάν η γυάλινη φιάλη έχει μάζα 0,2 kg, βρείτε την τελική θερμοκρασία του τσαγιού στο σφραγισμένο θερμός. Λύση: Θερμότητα θα εκρεύσει από το τσάι (νερό) στο γυαλί έως ότου και τα δύο να έρθουν σε θερμική ισορροπία αποκτώντας την ίδια τελική θερμοκρασία Τ. -ΔQ εκρέουσα από το τσάι = ΔQ εισρέουσα στο γυαλί και επομένως - c νερού m νερού (100 T) = c γυαλιού m γυαλιού (20 T). Την μάζα του τσαγιού την βρίσκουμε μέσω του όγκου και της πυκνότητας: ρ = m/v m = ρ.v = (1 g/cm 3 ). (1.000 cm 3 ) = 1000g = 1Kg Αντικαθιστούμε τις τιμές ειδικής θερμότητας από τον αντίστοιχο Πίνακα και έχουμε ότι: (1Kcal/Kg. 0 C)(1 Kg). (100 T) = (0,2 Kcal/Kg. 0 C). (0,2 Kg). (T 20) Λύνοντας ως προς Τ βρίσκουμε τελικά ότι Τ = 96,9 C. Η σχετικά μεγάλη ειδική θερμότητα του νερού οδηγεί σε τελική θερμοκρασία πολύ πλησιέστερη προς την αρχική θερμοκρασία του νερού.

2 ΑΛΛΑΓΕΣ ΦΑΣΗΣ ΤΗΞΗ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1 Θέλουμε να κρυώσουμε στους 0 0 C ένα αναψυκτικό όγκου 250 ml και αρχικής θερμοκρασίας 25 0 C, προσθέτοντας παγάκια θερμοκρασίας C. Πόσα παγάκια βάρους 23 g χρειαζόμαστε; Λύση: Αναψυκτικό ~ νερό. Άγνωστος είναι η μάζα m του πάγου. ΔQ w = m w.c w ΔΤ w = 0.25Kg x 4190J/Kg. 0 C x (0 25) 0 C J ΔQ ice = m.c ice ΔΤ ice = m.(2100 J/Kg. 0 C).(0 - (- 20)) 0 C = m.(4,2 x10 4 J/Kg) ΔQ Tηξ = m.l τηξ = m.(3,34 x 10 5 J/Kg) ΔQ w + Δq ice + ΔQ Tηξ = J + m(42000 J/Kg) + m(3,34 x 10 5 J/Kg) = 0 Λύνοντας ως προς m = 0,069 Kg = 69g = 3 παγάκια

3 ΑΛΛΑΓΕΣ ΦΑΣΗΣ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 2 Ρίχνουμε παγάκια μάζας 25 gr (Τ = 0 0 C) σε νερό άγνωστης μάζας σε θερμοκρασία 30 0 C. H Η τελική θερμοκρασία (αφού λιώσουν τα παγάκια) είναι 10 0 C. Πόση ήταν η μάζα του νερού; ΔΕΔΟΜΕΝΑ: 0 Τ = 30 C,T m L C 1 πάγου T,παγου 1 = m 2 2 = 80cal / gr = 1cal / gr = 10 = 25gr,...,m 0 C 0 C, T Τ = 0 νερού 0 C = m? 1 Λύση: Q T L T m 2 m c ( T... m T ) m L 2 112,5 gr 2 T m c ( T T T )

4 ΔΙΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΑΓΩΓΗ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ Από θέματα εξετάσεων 1) Ένας ορειβάτης παγιδεύεται στο βουνό και πρέπει να περιμένει βοήθεια. H θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι 0 C. Στο σακίδιο του βρίσκει ένα σακουλάκι με ζάχαρη. Το ενεργειακό περιεχόμενο της ζάχαρης, όπως αναγράφεται στην συσκευασία, είναι 400 Kcal/100 gr. Πόση ζάχαρη πρέπει να καταναλώνει ανά ώρα για να μην πάθει υποθερμία; Ο ορειβάτης έχει επιφάνεια σώματος 1,2 m 2 και φοράει ρούχα πάχους 2 cm από υλικό με συντελεστή θερμ. αγωγιμότητας 0,04 W/m K. Λυση: T H = ,6 = 310 Κ, Τ C = 273 K, ΔT = T H T c = 36,6 K ΔQ/Δt=kA(T H T c )/ L = 87,8 W Άρα σε 1 ώρα χρειάζεται 87, 8 W x 3600 s = J Η ζάχαρη έχει ενέργεια 400 Kcal/100 gr = cal/ gr = J/gr άρα χρειάζεται J / J/gr =18,8 gr ανά ώρα

5 ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ - 2 ΑΣΚΗΣΗ Μια ξύλινη καλύβα εμβαδού 3 m x 3,5 m και ύψους τοίχων 2,5 m. Το πάχος του τοίχου είναι 1.8 cm και η θερμική αγωγιμότητα του ξύλου είναι 0.06 W/ m. K. (i) Πόση θερμαντική ισχύ σε Watts πρέπει να παράγει μια θερμάστρα για να διατηρείται η θερμοκρασία 19 μέσα όταν έξω είναι 2 C;Υποθέστε ότι δεν υπάρχει απώλεια θερμότητας από το ταβάνι η το πάτωμα. C ΛΥΣΗ Συνολική επιφάνεια 2x (3,5 x 2,5 + 3 x 2,5) = 32,5 m 2 ΔQ/Δt= H THot TCold W 2 (19 2) K ka 0,06 32,5m 1841, 66W 2 L mk 1,8 10 m

6 ΔΙΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ Παλαια θέματα εξετάσεων 1) Σε αίθουσα διδασκαλίας με θερμοκρασία περιβάλλοντος 17 C υπάρχουν 40 φοιτητές. α) Πόση είναι η συνολική ισχύς θερμικής ακτινοβολίας που εκπέμπουν οι φοιτητές? Υποθέστε ότι ο συντελεστής εκπομπής e είναι 1 και ότι η μέση επιφάνεια σώματος και θερμοκρασία του κάθε φοιτητή είναι 1,2 m 2 και 37 C, αντίστοιχα. (Υπόδειξη: η ισχύς αυτή είναι η διαφορά της ισχύος που εκπέμπουν οι φοιτητές μείον της ισχύος που δέχονται από το περιβάλλον!) σ = 5, W/m 2 K 4 β) Ποια θα είναι, κατά προσέγγιση, η αύξηση της θερμοκρασίας της αίθουσας μετά από 1 ώρα; Η πυκνότητα και η ειδική θερμότητα του αέρα είναι 1,2 Kg/m 3 και 1012 J / Κgr K, αντίστοιχα. Ο όγκος της αίθουσας είναι 8000 m 3. Λυση: α) Η= 40.( σ.e.τ φ 4 σ.e.τ π 4 ) = 40 σ.e.(τφ 4 - Τπ 4 ) = 5884 W β) ΔQ= Η.t = m.c.δτ αρα ΔΤ=Η.t / m.c = Η.t / ρ.v.c = 2,18 C 2) Για πιο λόγο τα δοχεία Dewar (θερμομονωτικά δοχεία για την διατήρηση θερμοκρασίας στο εσωτερικό τους) έχουν γυαλιστερές επαργυρωμένες επιφάνειες; Απαντηση: Ανακλουν την θερμικη ακτινοβολια και ετσι διατηρειται σταθερη η θερμοκρασια στο εσωτερικο τους

7 ΔΙΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ 2 Από θέματα εξετάσεων 1) Η ισχύς της ηλιακής ακτινοβολίας που φθανει στην επιφάνεια του Εδάφους είναι περίπου 600 W/m 2. Αν ο πάγος απορροφά το 30% της ακτινοβολίας, σε πόσο χρόνο θα λειώσει στρώμα πάγου με πάχος 10 cm; Η πυκνότητα πάγου είναι 0,9167 g/cm 3. Ο πάγος και το νερό κάτω από αυτόν είναι στους 0 C. L f = 3,34 x 10 5 J/Kg Λύση Η = 600 W/m 2 Η μάζα στρώματος πάγου εμβαδού 1 m 2 και πάχους 10 cm είναι M = ρ.v = 916,7 Kg/m m 3 = 91,67 Kg Η ενέργεια που απορροφάται για να λειώσει το στρώμα πάγου είναι 0,3 Η t = Q = m L f t = m L f / 0,3 Η = 47 hr

8 2) Εξαιτίας του φαινομένου του θερμοκηπίου, οι πάγοι στην γη λιώνουν με ταχύτατο ρυθμό Αν οι παγετώνες της Γροιλανδίας (που έχουν συνολικό όγκο Km 3 ) λειώσουν, πόση θα είναι περίπου η ανύψωση της στάθμης της θάλασσας σε μέτρα; Η γη καλύπτεται από θάλασσεςστο 70% της επιφάνειας και η ακτίνα της είναι 6400 Km. Η πυκνότητα του πάγου είναι 917 Κg/m 3. Λύση Πάγος 1 Νερό 2 Ανύψωση στάθμης h=; ρ 1 V 1 = ρ 2 V 2 ρ 1 V 1 = ρ 2 0,7 4πR 2 h h = ρ 1 V 1 / ρ 2 0,7 4πR 2 = 7,25 m

9 ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Παλαιό θέμα εξετάσεων α) Τι είναι η εσωτερική ενέργεια και τι σχέση έχει με τους διαμοριακούς δεσμούς μιας ουσίας; Απάντηση: Είναι το αθροισμα της κινητικης και δυναμικης ενεργειας των μοριων της συγκεκριμενης ποσοτητας ουσιας. Μερος της δυναμικης ενεργειας οφειλεται στους διαμοριακους δεσμους της ουσιας π.χ δεσμους υδρογονου αναμεσα σε μορια νερου β) Σε ένα πίνακα βρίσκουμε ότι η ενέργεια του δεσμού υδρογόνου είναι περίπου 5 Kcal/mole. Υπολογίστε την ενέργεια ενός δεσμού υδρογόνου (για 1 μόριο) σε Joule. Απάντηση: Η ενέργεια αυτή αναφερεται σε 1 mole. Αρα, ανά μόριο η ενεργεια είναι 5 Kcal / Ν A = 5 Kcal / 6, = 0, Kcal = 3, J γ) Από την ενέργεια του δεσμού υδρογόνου και την λανθάνουσα θερμότητα εξαέρωσης του νερού, βρείτε πόσοι δεσμοί υδρογόνου αντιστοιχούν σε κάθε μόριο νερού (ατομική μάζα οξυγόνου =16).

10 L = 2, J/Kg Απάντηση: Για να εξαερωθεί 1 mole (18 gr) νερου, απαιτείται θερμότητα Q=mL=18 gr 2, J/Kg = J Αρα για ένα μοριο, απαιτειται θερμοτητα Q / Ν A = J / / 6, = 6, J Αρα θα πρεπει να σπανε 6, J / 3, J = 2 δεσμοί υδρογόνου για κάθε μοριο (στο σχημα δεξια φαινεται ότι κάθε μοριο κανει 4 δεσμους αλλα κάθε δεσμος μοιραζεται μεταξυ 2 μοριων αρα 4/2=2)

11 ΕΞΙΣΩΣΗ ΤΩΝ ΑΕΡΙΩΝ Άσκηση Ποια η μάζα του οξυγόνου σε μια φιάλη δύτη, όγκου 11 lt που εχει πίεση Pa και θερμοκρασία 42 C; R = J/mol.K

12 Ασκηση Να υπολογίσετε τη γραμμομοριακή θερμοχωρητικότητα των υδρατμών υπό σταθερό όγκο, υποθέτοντας ότι το μη συγγραμμικό τριατομικό μόριο έχει τρεις μεταφορικούς και τρεις περιστροφικούς βαθμούς ελευθερίας και ότι δεν υπάρχει συνεισφορά λόγω ταλάντωσης. Η ειδική θερμοχωρητικότητα των υδρατμών έχει πειραματική τιμή σε χαμηλές πιέσεις περίπου 2000 J/kg.K. Να συγκρίνετε το αποτέλεσμά σας με αυτήν την τιμή και να εκτιμήσετε τον ρόλο που παίζουν οι ταλαντώσεις. Η γραμμομοριακή μάζα του νερού είναι 18,0 g/mol. Λύση Αν έχουμε Nf βαθμούς ελευθερίας, Cv = Nf.(1/2R) Εδώ Cv = 6 (1/2R) = 3 8,815 J/mol K = 24,945 J/mol K c = Cv / M = 24,945/ J/kg K = 1386 J/kg K < 2000 J/kg K. Αρα οι ταλαντώσεις (που αγνοήσαμε στον υπολογισμό) παίζουν σημαντικό ρόλο

13 Τάση ατμών- Ερωτήσεις -Γιατί το αλατόνερο βράζει σε υψηλότερη θερμοκρασία; Τι δηλώνει η τάση ατμών αναφορικά με την πτητικότητα της ουσίας; -Μια κυλινδρική κονσέρβα τοποθετείται σε βραστό νερό θερμοκρασίας 120 C για να αποστειρωθεί. Μπορείτε να δώσετε κάποια εξήγηση για το με ποιο τρόπο το νερό για αποστείρωση μπορεί να έχει θερμοκρασία μεγαλύτερη από 100 C και να παραμένει σε υγρή κατάσταση; -Για ποιο λόγο οι χύτρες ταχύτητας μαγειρεύουν το φαγητό πιο γρηγορα;

14 ΕΝΤΡΟΠΙΑ ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ 2ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ Παλαιό Θέμα Εξετάσεων Ένα σύστημα αποτελείται από δυο άτομα, καθένα από τα τα οποία μπορεί να κατέχει οποιαδήποτε από δυο ενεργειακές στάθμες: E 1 = -2 ev και E 2 = -1 ev. (1eV=1, J) α) Τι ονομάζουμε εσωτερική ενέργεια του συστήματος; Ποιες είναι οι δυνατές τιμές της συνολικής εσωτερικής ενέργειας (μακροκαταστάσεις) του συγκεκριμένου συστήματος (σε Joule); β) Για κάθε μια από τις παραπάνω μακροκαταστάσεις ενέργειας αναφέρετε (η σχεδιάστε) τις δυνατές μικροκαταστάσεις του συστήματος και υπολογίστε το στατιστικό βάρος Ω για την κάθε περίπτωση. γ) Ποιες είναι οι δυνατές τιμές της συνολικής εντροπίας του συστήματος (σε Joule /K);

15 Θέματα παλαιών εξετάσεων 1) Τι από τα παρακάτω ισχύει για την εντροπία S μιας ποσότητας ουσίας σε στερεή (σ), υγρή (υ) και αέρια (α) φάση; Α. S σ < S υ < S α B. S σ > S υ > S α Γ. S σ < 0, S α > 0 Δ. S σ =S υ = S α 2) Δυο κυβικά μέτρα πάγου θερμαίνονται απο μια πηγή, τήκονται και μετατρέπονται σε νερό. Πόση θα είναι η μεταβολή της εντροπίας του πάγου; Αν η τήξη γίνει με πηγή μισής ισχύος, σε διπλάσιο χρόνο, πόση θα είναι η μεταβολή της εντροπίας; Η πυκνότητα του πάγου είναι 0,9167 g/cm³. 3) Μια ατσαλένια ράβδος ( θερμοχωρητικότητας c = 0,113 cal/g K), μάζας 5 Kg και θερμοκρασίας 300 C βυθίζεται στη θάλασσα (άπειρη θερμοχωρητικότητα) που έχει θερμοκρασία 27 C. α. Ποια η μεταβολή ΔU της εσωτερικής ενέργειας ; (1)της ράβδου (2)της θάλασσας β. Ποια η μεταβολή ΔS της εντροπίας της ράβδου; Ποια η φυσική σημασία του προσήμου του ΔS; γ. Ποια η μεταβολή ΔS της εντροπίας του σύμπαντος; Ποια η φυσική σημασία του προσήμου του ΔS;

16 Θέματα παλαιών εξετάσεων 1) Η μεταβολή της ενθαλπίας κατά την τήξη μιας ουσίας είναι ΔΗ=29,8 KJ/mole και της εντροπίας ΔS=65,4 J/ mole K. Στην θερμοκρασία 100 C, η ουσία είναι στερεή η υγρή και γιατί; Λύση: ΔG = ΔH-TΔS= 29,8 KJ/mole Κ.65,4 J/mole.K = 5405 J/ mole > 0 Άρα είναι στερεή. 2) Πόση είναι η μεταβολή της ενθαλπίας, εντροπίας και ελεύθερης ενέργειας Gibbs σε ένα κυβικό εκατοστό νερού όταν αυτό παγώσει στους 0 C; Θέμα 5ο Ζεσταινουμε δειγμα 0,5 kg παγου θερμοκρασιας -20 C μεχρι τη θερμοκρασια 20 C. 5α) Αν πηγη θερμοτητας εχει ισχυ 1 kw, σχεδιαστε διαγραμμα μεταβολης της θερμοκρασιας με το χρονο (υποθεστε μηδενικες απωλειες θερμοτητας). 5β) Ποια η ολικη μεταβολη της εντροπιας του δειγματος;

17 Θέμα 4ο 4α) Συνδέουμε το ψυγείο με την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος. Επιλέξτε την σωστή απάντηση και εξηγήστε: Η εντροπία των τροφίμων στο ψυγείο 1) αυξάνεται 2) μειώνεται 3) δεν μεταβάλλεται Η εντροπία της κουζίνας 1) αυξάνεται 2) μειώνεται 3) δεν μεταβάλλεται Η εντροπία του σύμπαντος 1) αυξάνεται 2) μειώνεται 3) δεν μεταβάλλεται 4β) Αν αφήσετε ανοιχτή την πόρτα του ψυγείου όταν αυτό λειτουργεί, μετά από ώρα θα έχει πέσει η θερμοκρασία της κουζίνας; (και γιατί) 3β) Πως μεταβάλλεται η εντροπία (αυξάνεται, μειώνεται η παραμένει σταθερή) στις ακόλουθες μεταβολές και γιατί; (10 μονάδες) Α. Νερό στο ψυγείο που παγώνει Β. Αλάτι που διαλύεται στο νερό Γ. Ισόθερμη εκτόνωση ιδανικού αερίου

18 Θέμα 4ο (20 μονάδες) Μια μέρα φτιάχνουμε καφέ A προσθέτοντας 5 g νεσκαφέ σε 50 ml νερού θερμοκρασίας δωματίου 20 C και μετά το ζεσταίνουμε στους 80 C. Την άλλη μέρα φτιάχνουμε καφέ Β, πρώτα ζεσταίνοντας 50 ml νερού θερμοκρασίας 20 C, προσθέτοντας 5 g νεσκαφέ οταν η θερμοκρασία νερού είναι 50 C και συνεχίζοντας την θέρμανση μέχρι τους 80 C. Και στις δυο περιπτώσεις, ο καφές διαλύεται πλήρως. Α. Η εσωτερική ενέργεια U του έτοιμου καφέ είναι: α) το άθροισμα των κινητικών ενεργειών και των ενεργειών των αλληλεπιδράσεων των μορίων και ατόμων του συστήματος b) το άθροισμα των κινητικών ενεργειών των μορίων του συστήματος c) το άθροισμα των ενεργειών των αλληλεπιδράσεων των μορίων και ατόμων του συστήματος d) τίποτα από τα παραπάνω. Β. Τι σχέση έχουν οι μεταβολές της εσωτ. ενεργειας U στις περιπτώσεις Α και Β; Γιατί; (α) ΔU A > ΔU B (b) ΔU A < ΔU B c) ΔU A = ΔU B d) δεν υπάρχουν αρκετά δεδομένα ώστε να ξέρουμε. Γ. Τι σχέση έχουν οι μεταβολές της εντροπίας S στις περιπτώσεις Α και Β; Γιατί; (α) ΔS A > ΔS B (b) ΔS A < ΔS B c) ΔS A = ΔS B d) δεν υπάρχουν αρκετά δεδομένα ώστε να ξέρουμε. Δ. Συμπληρώστε τον ακόλουθο πίνακα σχετικά με το αν οι μεταβολές της εντροπίας S και εσωτερικής ενέργειας U είναι θετικές (+), αρνητικές (-) η μηδενικές (0). ΔU ΔS A B

19 Θέμα 5ο (20 μονάδες) α) 2 lt νερού αρχικής θερμοκρασίας 20 C θερμαίνονται σε μια κατσαρόλα από μια πηγή ισχύος 500 W μέχρι τη πλήρη εξάτμιση του. Σχεδιάστε παρακάτω την μεταβολή της θερμοκρασίας σε συνάρτηση με τον χρόνο, με ακρίβεια. Θεωρήστε οτι δεν υπάρχουν απώλειες ενέργειας σε κατσαρόλα και περιβάλλον. β) Αν γνωρίζουμε ότι 1 γραμμάριο νερού μετατρέπεται σε 1671 cm 3 όταν βράζει σε σταθερή πίεση 1 atm, τι έργο παράγεται κατά την εξάτμιση των 2 lt νερού; γ) Πόση είναι η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας του νερού;

20 Θέμα 4ο (20 μονάδες) α) Από την καύση 1 gr βενζίνης εκλύεται ενέργεια 46 kj. Αν το 30% αυτής της ενέργειας χρησιμοποιείται για την θέρμανση νερού σε κατσαρόλα, πόση βενζίνη χρειάζεται για να ζεστάνουμε 1 lt νερού από τους 25 C στους 100 C (θεωρώντας ότι λόγω βρασμού εξαερώνονται από αυτό τα 0,25 Kg). β) Πόση είναι η μεταβολή της εντροπίας του νερού; Θέμα 3ο (20 μονάδες) Συμπληρώστε τα κενά στις ακόλουθες προτάσεις με ένα από τα ακόλουθα: Α. εσωτερική ενέργεια Β. ενθαλπία Γ. εντροπία Δ. ελεύθερη ενέργεια E. ενέργεια ενεργοποίησης α) Η. εκφράζει την ενέργεια των χημικών δεσμών σε μια ουσία β) Όταν η μεταβολή της είναι αρνητική, τότε το φαινόμενο συμβαίνει αυθόρμητα γ) Η ταχύτητα μιας χημικής αντίδρασης εξαρτάται από την.. δ) Το άθροισμα της κινητικής και δυναμικής ενέργειας των μορίων ενός συστήματος ονομάζεται. ε) Όταν διαλύεται αλάτι σε νερό, αυξάνει η. του συστήματος. Θέμα 4ο (20 μονάδες) Η μεταβολή της ενθαλπίας κατά την τήξη μιας ουσίας είναι ΔΗ=23,3 KJ/mole και της εντροπίας ΔS=53.5 J/ mole K α) Σε ποια θερμοκρασία (σε C) λειώνει η ουσία; β) Αν χρησιμοποιήσουμε μια θερμαντική εστία ισχύος 600 W, σε πόσο χρόνο θα λειώσουν 5 mole της ουσίας;

21 Θέμα 3ο (20 μονάδες) α) Η μεταβολή της ενθαλπίας κατά την τήξη μιας ουσίας είναι ΔΗ=29,8 KJ/mole και της εντροπίας ΔS=65,4 J/ mole K. α) Στην θερμοκρασία 100 C, η ουσία είναι στερεή η υγρή και γιατί; β) Πόση είναι η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας ανά μόριο κατά την τήξη (σε μονάδες ev); Η πίεση και ο όγκος δεν μεταβάλλονται. γ) Στην συγκεκριμένη περίπτωση η μεταβολή αυτή (στο ερώτημα (β)) είναι μεταβολή : Α) κινητικής ενέργειας του μορίου Β) δυναμικής ενέργειας του μορίου Γ) κινητικής και δυναμικής ενέργειας του μορίου Δ) τίποτα από τα παραπάνω

22 Θέμα 3ο (25 μονάδες) Ένα σύστημα αποτελείται από 2 άτομα, καθένα από τα τα οποία μπορεί να κατέχει οποιαδήποτε από 2 ενεργειακές στάθμες: E 1 = -1 ev και E 2 = +1 ev. α) Ποιες είναι οι δυνατές μακροκαταστάσεις του συστήματος; Για κάθε μια από τις μακροκαταστάσεις αναφέρετε (η σχεδιάστε) τις δυνατές μικροκαταστασεις του συστήματος και υπολογίστε το στατιστικό βάρος Ω για την κάθε περίπτωση. β) Τι ονομάζουμε εσωτερική ενέργεια του συστήματος; Ποιες είναι οι δυνατές τιμές της συνολικής εσωτερικής ενέργειας του συγκεκριμένου συστήματος για κάθε μια από τις παραπάνω μακροκαταστάσεις (σε Joule); γ) Ποιες είναι οι δυνατές τιμές της συνολικής εντροπίας του συστήματος (σε Joule /K); Θέμα 1ο (20 μονάδες) α Γεμιζουμε με ηλιο μια φιαλη 100 lt βαρους 10 Kg. Μετα το γεμισμα ζυγιζει 15 Kg. Η πιεση είναι 3 atm. A) Ποια είναι η θερμοκρασια; B) Ποια η μεση ταχυτητα των μοριων Γ) Η εσωτερικη ενεργεια;

23