ΘΔΜΑΤΑ ΤΔΛΙΚΩΝ ΔΞΔΤΑΣΔΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΦΗΜΔΙΑ - ΘΔΩΡΙΑ ΦΡΟΝΙΚΗ ΓΙΑΡΚΔΙΑ: 1 ώρα (14:00-15:00) Α. Φημική Θερμοδσναμική

Transcript

1 ΘΔΜΑΤΑ ΤΔΛΙΚΩΝ ΔΞΔΤΑΣΔΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΦΗΜΔΙΑ - ΘΔΩΡΙΑ ΦΡΟΝΙΚΗ ΓΙΑΡΚΔΙΑ: 1 ώρα (14:00-15:00) Α. Φημική Θερμοδσναμική Βξείηε κηα εθθξαζε γηα ηνλ παξάγνληα ζπκπηεζηόηεηαο ελόο αεξίνπ πνπ αθνινπζεί ηελ θαηαζηαηηθή εμίζσζε p(v-nb)=nrt, όπνπ b θαη R είλαη ζηαζεξέο. Δάλ ε πίεζε θαη ε ζεξκνθξαζία είλαη ηέηνηεο ώζηε λα ηζρύεη υ = 10b, βξείηε ηελ ηηκή ηνπ παξάγνληα ζπκπηεζηόηεηαο. Υπόδεημε: υ είλαη ν γξακκνκνξηαθόο όγθνο Λύζε: ( ) Όκσο υ = 10b b/υ = 0.1 Αξα Ζ = Ζ Ζ = 1.11

2 Β. Σηαηιζηική Θερμοδσναμική Σημειώζηε ηις επιλογές ζας μέζα ζηα ηεηραγωνάκια. Δνδέτεηαι να είναι περιζζόηερες από μία οι ζωζηές επιλογές. Δρώηηζη 1. H εηδηθή ζεξκόηεηα ή ζεξκνρσξεηηθόηεηα ππό ζηαζεξό όγθν C V κπνξεί λα ππνινγηζηεί σο ην άζξνηζκα ησλ επηκέξνπο ζπλεηζθνξώλ ιόγσ κεηαθνξηθήο θίλεζεο, πεξηζηξνθηθήο θίλεζεο, δνλεηηθήο θίλεζεο θαη ειεθηξνληαθήο θίλεζεο Α. κόλν γηα ηελ πεξίπησζε όπνπ ε ειεθηξνληαθή ζπλεηζθνξά εμαξηάηαη από ηελ ζεξκνθξαζία. Β. γηα νπνηαδήπνηε ηηκή ηεο ζεξκνθξαζίαο Γ. γηα νπνηαδήπνηε ηηκή ηεο πίεζεο Γ. κόλν γηα ρακειέο πηέζεηο όπνπ νη δηακνξηαθέο αιιειεπηδξάζεηο είλαη αζζελείο Δ. κόλν γηα ηελ πεξίπησζε ησλ ηδαληθώλ αεξίσλ όπνπ είλαη δπλαηόο ν αθξηβήο ππνινγηζκόο ησλ επηκέξνπο ζπλεηζθνξώλ Λύζη Α. κόλν γηα ηελ πεξίπησζε όπνπ ε ειεθηξνληαθή ζπλεηζθνξά εμαξηάηαη από ηελ ζεξκνθξαζία. Β. X γηα νπνηαδήπνηε ηηκή ηεο ζεξκνθξαζίαο Γ. X γηα νπνηαδήπνηε ηηκή ηεο πίεζεο Γ. κόλν γηα ρακειέο πηέζεηο όπνπ νη δηακνξηαθέο αιιειεπηδξάζεηο είλαη αζζελείο Δ. κόλν γηα ηελ πεξίπησζε ησλ ηδαληθώλ αεξίσλ όπνπ είλαη δπλαηόο ν αθξηβήο ππνινγηζκόο ησλ επηκέξνπο ζπλεηζθνξώλ

3 Δρώηηζη 2. Γηα έλα αέξην πνπ βξίζθεηαη ζε κία δεδνκέλε ζεξκνθξαζία Τ θαη πίεζε P, ν ζπληειεζηήο δηάρπζεο D: Α. πξνβιεπόκελνο κε ηελ ζεσξία ησλ ηδαληθώλ αεξίσλ είλαη ίζνο κε απηόλ πνπ πξνβιέπεη ην κνληέιν ησλ ζθιεξώλ ζθαηξώλ Β. πξνβιεπόκελνο κε ηελ ζεσξία ησλ ηδαληθώλ αεξίσλ είλαη κεγαιύηεξνο από απηόλ πνπ πξνβιέπεη ην κνληέιν ησλ ζθιεξώλ ζθαηξώλ Γ. πξνβιεπόκελνο κε ηελ ζεσξία ησλ ηδαληθώλ αεξίσλ είλαη κηθξόηεξνο από απηόλ πνπ πξνβιέπεη ην κνληέιν ησλ ζθιεξώλ ζθαηξώλ Γ. πξνβιεπόκελνο κε ηελ ζεσξία ησλ ηδαληθώλ αεξίσλ είλαη κηθξόηεξνο από απηόλ πνπ πξνβιέπεη ην κνληέιν ησλ ζθιεξώλ ζθαηξώλ γηα ρακειέο πηέζεηο (κηθξόηεξεο από 1 bar) θαη κεγαιύηεξνο από απηόλ πνπ πξνβιέπεη ην κνληέιν ησλ ζθιεξώλ ζθαηξώλ γηα πηέζεηο άλσ ηνπ 1 bar Δ. κεηώλεηαη κε ηελ αύμεζε ηνπ κεγέζνπο ησλ κνξίσλ ηνπ αεξίνπ αλεμαξηήησο ηνπ κνληέινπ ζεώξεζεο Λύζη Α. πξνβιεπόκελνο κε ηελ ζεσξία ησλ ηδαληθώλ αεξίσλ είλαη ίζνο κε απηόλ πνπ πξνβιέπεη ην κνληέιν ησλ ζθιεξώλ ζθαηξώλ Β. πξνβιεπόκελνο κε ηελ ζεσξία ησλ ηδαληθώλ αεξίσλ είλαη κεγαιύηεξνο από απηόλ πνπ πξνβιέπεη ην κνληέιν ησλ ζθιεξώλ ζθαηξώλ Γ. X πξνβιεπόκελνο κε ηελ ζεσξία ησλ ηδαληθώλ αεξίσλ είλαη κηθξόηεξνο από απηόλ πνπ πξνβιέπεη ην κνληέιν ησλ ζθιεξώλ ζθαηξώλ Γ. πξνβιεπόκελνο κε ηελ ζεσξία ησλ ηδαληθώλ αεξίσλ είλαη κηθξόηεξνο από απηόλ πνπ πξνβιέπεη ην κνληέιν ησλ ζθιεξώλ ζθαηξώλ γηα ρακειέο πηέζεηο (κηθξόηεξεο από 1 bar) θαη κεγαιύηεξνο από απηόλ πνπ πξνβιέπεη ην κνληέιν ησλ ζθιεξώλ ζθαηξώλ γηα πηέζεηο άλσ ηνπ 1 bar Δ. Φ κεηώλεηαη κε ηελ αύμεζε ηνπ κεγέζνπο ησλ κνξίσλ ηνπ αεξίνπ αλεμαξηήησο ηνπ κνληέινπ ζεώξεζεο Γείηε θαη ζπγθξίλεηε ηηο εμηζώζεηο 7.47 θαη Η εμίζσζε 7.48 πξνβιέπεη κεγαιύηεξν D από απηό ηεο 7.47 γηα όιεο ηηο ζεξκνθξαζίεο θαη πηέζεηο.

4 Γ. Φαζμαηοζκοπία Σε πνηα από ηηο παξαθάησ νξγαληθέο ελώζεηο αηζαληθό νμύ πξνπαλόλε πξνπαλάιε αηζαλόιε αληηζηνηρεί ην θάζκα ππεξύζξνπ πνπ ζαο δίλεηαη. Σπκπιεξώζηε ζηα θελά θνπηάθηα ηνπ θάζκαηνο ην ρεκηθό δεζκό πνπ δίλεη ηε ζπγθεθξηκέλε θνξπθή.

5 ΛΥΣΗ Τν θάζκα ππεξύζξνπ πνπ δίλεηαη αληηζηνηρεί ζην αηζαληθό νμύ. Γίπια ζηηο πην ραξαθηεξηζηηθέο θνξπθέο ηνπ θάζκαηνο δίλνληαη νη δεζκνί από ηε δόλεζε ησλ νπνίσλ πξνθύπηεη ε ζπγθεθξηκέλε θνξπθή. C H O H C O C=O.

6 Γ. Φημική Κινηηική Οη αληηδξάζεηο 2 Α + 3Β = 2Γ + Δ (1) θαη 3 Α + 2Γ = 5Γ + 2Θ (2) είλαη δεπηέξαο ηάμεσο σο πξνο ην Α θαη έρνπλ ζηαζεξά ηαρύηεηαο ίζε κε 2000 mol -1 dm 3 s -1 θαη 4000 mol -1 dm 3 s -1, αληίζηνηρα. Να βξεζεί εάλ ε ζηαζεξά ηαρύηεηαο ζρεκαηηζκνύ ηνπ πξντόληνο Γ ζηελ δεύηεξε αληίδξαζε είλαη: 1 Μηθξόηεξε από ηε ζηαζεξά ηαρύηεηαο ζρεκαηηζκνύ ηνπ πξντόληνο Γ ζηελ πξώηε αληίδξαζε 2 Μεγαιύηεξε από ηε ζηαζεξά ηαρύηεηαο ζρεκαηηζκνύ ηνπ πξντόληνο Γ ζηελ πξώηε αληίδξαζε 3 Ίζε κε ηε ζηαζεξά ηαρύηεηαο ζρεκαηηζκνύ ηνπ πξντόληνο Γ ζηελ πξώηε αληίδξαζε 4 Τξεηο θνξέο κηθξόηεξε από ηε ζηαζεξά ηαρύηεηαο ζρεκαηηζκνύ ηνπ πξντόληνο Γ ζηελ πξώηε αληίδξαζε 5 Πέληε θνξέο κεγαιύηεξε από ηε ζηαζεξά ηαρύηεηαο ζρεκαηηζκνύ ηνπ πξντόληνο Γ ζηελ πξώηε αληίδξαζε Γηθαηνινγείζηε ηελ απάληεζή ζαο. Απάνηηζη Από ηελ πξώηε αληίδξαζε έρνπκε όηη ε ηαρύηεηα θαηαλάισζεο ηνπ ζπζηαηηθνύ Α είλαη k Α = -(-ν A ) k =-(-2) k = 2k =4000 mol -1 dm 3 s -1 θαη από ηε ζηνηρεηνκεηξία ηεο όηη ε ηαρύηεηα ζρεκαηηζκνύ ηνπ Γ είλαη ίζε κε ηελ ηαρύηεηα θαηαλάισζεο ηνπ Α, δειαδή k Δ1 = 4000 mol -1 dm 3 s -1 Από ηε δεύηεξε αληίδξαζε έρνπκε όηη ε ηαρύηεηα θαηαλάισζεο ηνπ ζπζηαηηθνύ Α είλαη k Α = -(-ν A ) k =-(-3) k = 3k =12000 mol -1 dm 3 s -1 θαη από ηε ζηνηρεηνκεηξία ηεο όηη ε ηαρύηεηα ζρεκαηηζκνύ ηνπ Γ είλαη ίζε κε ηα 5/3 ηαρύηεηαο θαηαλάισζεο ηνπ Α, δειαδή, k Δ2 = (5/3) mol -1 dm 3 s -1 = mol -1 dm 3 s -1 ν δεηνύκελνο ιόγνο είλαη: k Δ2/ k Δ1 = / 4000 = 5 Δπνκέλσο νη ζσζηέο απαληήζεηο είλαη νη 2 θαη 5.

7 Δ. Ηλεκηροτημεία Τν ζθάθνο ελόο ππνβξπρίνπ απνηειείηαη θπξίσο από ζίδεξν. Με πνην παζεηηθό ηξόπν (πιελ ηνπ βαςίκαηνο) ζα ην πξνζηαηεύαηε από ην ζθνύξηαζκα. Τεθκεξηώζηε ηελ απάληεζή ζαο. Λύζη Από ηνλ πίλαθα 3.1 ζα δηάιεγα έλα κέηαιιν κε πξόηππν δπλακηθό αλαγσγήο πεξηζζόηεξν αξλεηηθό ηνπ ζηδήξνπ όπσο Μg, Al, Zn θιπ. (πιελ ησλ αιθαιηκεηάιισλ πνπ είλαη πνιύ δξαζηηθά). Απηό ζα νμεηδσλόηαλ πην εύθνια από ην ζίδεξν (ζα ζπζηαδόηαλ). Έηζη ζα έθεξλα ζε επαθή (από ηελ εζσηεξηθή κεξηά) κε ην ζθάθνο πιάθεο απηνύ ηνπ πιηθνύ (ζηελ πξαγκαηηθόηεηα ρξεζηκνπνηείηαη ςεπδάξγπξνο).