ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΗ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΦΥΕ22

Σχετικά έγγραφα
ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΛΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ (Α. Χημική Θερμοδυναμική) 1 η Άσκηση

ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΛΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ (Α. Χημική Θερμοδυναμική) 1 η Άσκηση 1000 mol ιδανικού αερίου με cv J mol -1 K -1 και c

Οι ιδιότητες των αερίων και καταστατικές εξισώσεις. Θεόδωρος Λαζαρίδης Σημειώσεις για τις παραδόσεις του μαθήματος Φυσικοχημεία Ι

ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Μηχανική ενέργεια Εσωτερική ενέργεια:

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 7 η : Αέρια Ιδιότητες & συμπεριφορά. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής.

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΚΙΝΗΤΙΚΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΙΔΑΝΙΚΩΝ ΑΕΡΙΩΝ T 1 <T 2 A

ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΘΕΜΑ 1 Ο

ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ (Α.

Επαναληπτικές ασκήσεις

Στοιχειομετρικοί Υπολογισμοί στη Χημεία

ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Μηχανική ενέργεια Εσωτερική ενέργεια:

ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΛΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ α.ε Διάρκεια: 3 ώρες και 30 λεπτά ( ) Α. Χημική Θερμοδυναμική

Κινητική θεωρία ιδανικών αερίων

Γραµµοµοριακός όγκος. Ο Νόµος του Avogadro

Τ, Κ Η 2 Ο(g) CΟ(g) CO 2 (g) Λύση Για τη συγκεκριμένη αντίδραση στους 1300 Κ έχουμε:

ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ (Α. Χημική Θερμοδυναμική) H 298

ΜΑΘΗΜΑ - VI ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ Ι (ΚΛΑΣΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ) Α. ΑΣΚΗΣΗ Α3 - Θερµοχωρητικότητα αερίων Προσδιορισµός του Αδιαβατικού συντελεστή γ

Physics by Chris Simopoulos

Πρόχειρες σημειώσεις Στατιστικής Θερμοδυναμικής. Γεώργιος Φανουργάκης

Παρουσίαση Εννοιών στη Φυσική της Β Λυκείου. Κεφάλαιο Πρώτο Ενότητα: Νόμοι των αερίων

Προβλήματα Κεφαλαίου 2

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Θερμοδυναμική ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΙΔΑΝΙΚΩΝ ΑΕΡΙΩΝ. Διδάσκων : Καθηγητής Γ. Φλούδας

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΤΩΝ ΙΔΑΝΙΚΩΝ ΑΕΡΙΩΝ

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΕΝΤΡΟΠΙΑ ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Προβλήματα Κεφαλαίου 2

Προβλήματα Κεφαλαίου 2

Θεωρία και Μεθοδολογία

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ Α. και d B οι πυκνότητα του αερίου στις καταστάσεις Α και Β αντίστοιχα, τότε

κλασσική περιγραφή Κλασσική στατιστική

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΚΑΙ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ

Διάλεξη 9: Στατιστική Φυσική

Προβλήματα Κεφαλαίου 2

Τμήμα Χημείας Μάθημα: Φυσικοχημεία Ι Εξέταση: Περίοδος Ιουνίου (21/6/2017)

ΧΗΜΕΙΑ. Α Λυκείου 12/4/ Στοιχειομετρία Εισαγωγή. Κεφάλαιο 4 - Στοιχειομετρία. 4. Στοιχειομετρία

ΛΥΣΕΙΣ. ΘΕΜΑ A Να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις 1-4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Ασκήσεις Φασµατοσκοπίας

ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ. α. Χρησιμοποιώντας τον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο έχουμε : J J J

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΦΥΕ22 (ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ) 2 ο Μέρος: ΑΣΚΗΣΕΙΣ (75 %) Διάρκεια: 3 ώρες και 45 λεπτά ( ) Α. Χημική Θερμοδυναμική

ΑΝΩΤΕΡΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΣΧΕΣΕΙΣ

[6] Να επαληθευθεί η εξίσωση του Euler για (i) ιδανικό αέριο, (ii) πραγματικό αέριο

Α. ΝΟΜΟΙ ΑΕΡΙΩΝ. 1. Β1.3 Να αντιστοιχίσετε τις µεταβολές της αριστερής στήλης σε σχέσεις τις δεξιάς στήλης. 1) Ισόθερµη µεταβολή α)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Στατιστική Φυσική Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΤΩΝ ΙΔΑΝΙΚΩΝ ΑΕΡΙΩΝ

( J) e 2 ( ) ( ) x e +, (9-14) = (9-16) ω e xe v. De = (9-18) , (9-19)

Θερμοκρασία - Θερμότητα. (Θερμοκρασία / Θερμική διαστολή / Ποσότητα θερμότητας / Θερμοχωρητικότητα / Θερμιδομετρία / Αλλαγή φάσης)

Κεφάλαιο 7. Θερμοκρασία

ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ. Μονάδες - Τάξεις μεγέθους

ΚΕΝΤΡΟ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ & ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΔΟΥΑΡΔΟΥ ΛΑΓΑΝΑ Ph.D. Λεωφ. Κηφισίας 56, Αμπελόκηποι, Αθήνα Τηλ.: ,

ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

1 IΔΑΝΙΚΑ ΑΕΡΙΑ 1.1 ΓΕΝΙΚΑ

Φυσική Κατεύθυνσης Β Λυκείου.

Enrico Fermi, Thermodynamics, 1937

Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΑ.Λ

V (β) Αν κατά τη μεταβολή ΓΑ μεταφέρεται θερμότητα 22J από το αέριο στο περιβάλλον, να βρεθεί το έργο W ΓA.

ΚΛΑΣΙΚΗ (ΧΗΜΙΚΗ) ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

P(n 1, n 2... n k ) = n 1!n 2! n k! pn1 1 pn2 2 pn k. P(N L, N R ) = N! N L!N R! pn L. q N R. n! r!(n r)! pr q n r, n! r 1!r 2! r k!

Ο δεύτερος νόμος Παραδείγματα αυθόρμητων φαινομένων: Παραδείγματα μη αυθόρμητων φαινομένων: συγκεκριμένο χαρακτηριστικό

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ I Ασκήσεις

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ Ι Ακαδ. έτος Εαρινό εξάμηνο Δ Σειρά Ασκήσεων

Επανάληψη των Κεφαλαίων 1 και 2 Φυσικής Γ Έσπερινού Κατεύθυνσης

ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΝΟΜΟΙ ΑΕΡΙΩΝ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

M V n. nm V. M v. M v T P P S V P = = + = σταθερή σε παραγώγιση, τον ορισµό του συντελεστή διαστολής α = 1, κυκλική εναλλαγή 3

Μικροκανονική- Kανονική κατανομή (Boltzmann)

ΜΑΘΗΜΑ - VII ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ ΙΙ (ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ. ΑΣΚΗΣΗ Β8 - Θερµοχωρητικοτήτες µετάλλων

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

2 mol ιδανικού αερίου, η οποία

V P P. [3] (α) Να δειχθεί ότι για ένα υδροστατικό σύστημα ισχύει: P V

ΣΥΝΟΠΤΙΚΕΣ ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΕΞΕΤΑΣΗΣ 09/2014

=5L θερμαίνεται υπό σταθερή πίεση

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Θερμοδυναμική. Απόκλιση από την Ιδανική Συμπεριφορά Θερμοδυναμική ισορροπία Καταστατικές εξισώσεις

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο «ΟΡΙΟ ΣΥΝΕΧΕΙΑ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ»

Το σύστημα των μη αλληλεπιδραστικών ροών και η σημασία του στην ερμηνεία των ιδιοτήτων των ιδανικών αερίων.

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΑΕΡΙΟ VAN DER WAALS ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β' ΛΥΚΕΙΟΥ 13/11/2011

ΦΥΣΙΚΗ. Θερμοδυναμική Ατομική-Πυρηνική

Ατομική μονάδα μάζας (amu) ορίζεται ως το 1/12 της μάζας του ατόμου του άνθρακα 12 6 C.

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ

Υπολογισμός συνάρτησης μεταφοράς σε Υδραυλικά συστήματα. Αντίσταση ροής υγρού. Μανομετρικό Υψος h. Υψος h2. Ροή q

Ζήτημα 1 0. Επώνυμο... Όνομα... Αγρίνιο 1/3/2015. Επιλέξτε τη σωστή απάντηση

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

* Επειδή μόνο η μεταφορά θερμότητας έχει νόημα, είτε συμβολίζεται με dq, είτε με Q, είναι το ίδιο.

ΜΑΝΩΛΗ ΡΙΤΣΑ ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ. Τράπεζα θεμάτων. Δ Θέμα ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

Ακαδημαϊκό έτος ΜΕΡΟΣ Α : ΘΕΩΡΙΑ/ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ Τελική Εξέταση ΦΥΕ22 ΒΑΡΥΤΗΤΑ: 30%

11 η Διάλεξη Κινητική θεωρία των αερίων, Κίνηση Brown, Διάχυση. Φίλιππος Φαρμάκης Επ. Καθηγητής. Εισαγωγικά

ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΑΕΡΙΩΝ ΘΕΩΡΙΑ

Φυσική Προσανατολισμού Β Λυκείου Κεφάλαιο 2 ο. Σύντομη Θεωρία

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

Φυσικοί μετασχηματισμοί καθαρών ουσιών

Θερμότητα - διαφάνειες , Σειρά 1

ΣΧΕΔΙΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ. Ενότητα : ΝΟΜΟΙ ΙΔΑΝΙΚΩΝ ΑΕΡΙΩΝ: ΙΣΟΧΩΡΗ ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΝΟΜΟΣ CHARLES ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ. Θεωρητική υποστήριξη

Γιώργος Νάνος Φυσικός MSc ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ & ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ. Φυσική. Θετικής & Τεχνολογικής Κατεύθυνσης. Ενιαίου Λυκείου

Παππάς Χρήστος. Επίκουρος καθηγητής

. ΠΡΩΤΟΣ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ

ΘΕΜΑ A. 4. Η πρόταση «Δε μπορεί να κατασκευαστεί θερμική μηχανή με συντελεστή απόδοσης = 1» ισοδυναμεί με. α. Την αρχή της ανεξαρτησίας των κινήσεων.

2. Ασκήσεις Θερμοδυναμικής. Ομάδα Γ.

Transcript:

Λυμένες ασκήσεις Στατιστική Θερμοδυναμική Οκτώβριος ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΗ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΦΥΕ Άσκηση.: Το άθροισμα καταστάσεων της δονητικής κίνησης των μορίων του Ι αποτελείται από άπειρες στον αριθμό αλλά ισαπέχουσες κβαντικές ενεργειακές στάθμες. Η διαφορά ενέργειας μεταξύ διαδοχικών σταθμών είναι ε. Να υπολογίσετε το κλάσμα μορίων Ι που βρίσκονται στη θεμελιώδη, στην πρώτη διεγερμένη και στη δεύτερη διεγερμένη ενεργειακή κατάσταση, στους 98 Κ. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ότι ο κυματαριθμός της δονητικής κίνησης των μορίων του Ι είναι 4.6 cm -. Το μοριακό άθροισμα καταστάσεων του συστήματος που εξετάζουμε υπολογίσθηκε στο Παράδειγμα. του βιβλίου σας (σελ. 5): Επιπλέον, το κλάσμα μορίων σε κάθε ενεργειακή στάθμη δίνεται από την αντίστοιχη πιθανότητα της ενεργειακής στάθμης, Εξ. (.). i, i=,,,... i Άρα,, Για να υπολογίσουμε αυτές τις πιθανότητες χρειάζεται να υπολογίσουμε πρώτα την τιμή της μεταβλητής βε. Αυτή δίνεται από τη σχέση hc k k όπου εάν αντικαταστήσουμε h=6.65-4 Js, c= 8 m/s, ν=46m -, k =.88 - J/molcul/K και =98K, προκύπτει βε=.7. Αντικαθιστώντας, βρίσκουμε ότι. 645,. 9,. 8

Λυμένες ασκήσεις Στατιστική Θερμοδυναμική Οκτώβριος Άσκηση 4.: Το μόριο ΝOF είναι μη γραμμικό, με τις τρεις σταθερές περιστροφής του ίσες με.75 cm -,.95 cm - και.55 cm -, αντίστοιχα. Να υπολογίσετε την περιστροφική συνεισφορά στο μοριακό άθροισμα καταστάσεων του μορίου στους α) 5 C και β) C. Πρόκειται για μη συμμετρικό, μη γραμμικό μόριο, επομένως η εξίσωση που πρέπει να χρησιμοποιήσουμε είναι η (4.8): α) Στους 5C, αντικαθιστώντας σε αυτήν k =4.4 - J, hc=.988-5 Jm, Β x =7.5m -, Β y =9.5m - και Β z =5.5m -, προκύπτει ότι: 44. J m 7. 95 5 988. Jm 7. 59. 555. β) Στους C, αντικαθιστώντας σε αυτήν k =5.49 - J, hc=.988-5 Jm, Β x =7.5m -, Β y =9.5m - και Β z =5.5m -, προκύπτει ότι: 549. J 5 m. 988. Jm 7. 59. 555. 4 Άσκηση 4.4: Η περιστροφική σταθερά του αερίου Ν είναι Β=.9987 cm - και ο δονητικός κυματαριθμός του ίσος με 58 cm -. Να υπολογίσετε την πρότυπη γραμμομοριακή του εντροπία στους 98Κ. H θερμιδομετρική τιμή της εντροπίας του αερίου Ν στην ίδια θερμοκρασία είναι 9. JK - mol -. Τι σημαίνει αυτό για την εντροπία του στερεού Ν στους Κ? Η εντροπία του Ν θα υπολογισθεί από την Εξ. (.5) αφού πρώτα υπολογίσουμε το συνολικό μοριακό άθροισμα καταστάσεών του ως συνάρτηση της θερμοκρασίας. Χρησιμοποιώντας τις Εξς. (.5), (.9), (4.5) και αμελώντας την ηλεκτρονιακή συνεισφορά, έχουμε: ln Q Nk ln S k ln Q N, Nk ln ln ln Αντικαθιστώντας σε αυτήν τις εκφράσεις για τις, και από τις Εξ. (4.6), (4.6) και (4.5), αντίστοιχα, και χρησιμοποιώντας τις χαρακτηριστικές θερμοκρασίες περιστροφής και δόνησης προκύπτει ότι:

Λυμένες ασκήσεις Στατιστική Θερμοδυναμική Οκτώβριος Nk S k ln Q ( ( ) ) ( ) 45 και άρα S k ln Q Nk ( ) ( ) 45 ( ) ( ) Στους =98Κ, (k Β Τ)/(hc)=7.cm -, και κάνοντας τους σχετικούς υπολογισμούς προκύπτει ότι. 88K 95K δηλαδή S k ln Q 5. Nk Για να υπολογίσουμε την ακριβή τιμή της πρότυπης γραμμομοριακής εντροπίας, απομένει να υπολογίσουμε την τιμή του Q από την Εξ. (.9) και άρα τις ίδιες τις τιμές των, και στους 98Κ. Χρησιμοποιώντας την Εξ. (.9) μαζί με την προσέγγιση του Stirling ( ln( N!) N ln N N ), καταλήγουμε στην ακόλουθη σχέση: ln Q Nln ln( ) ln( ) N Ειδικά για τον υπολογισμό της συνιστώσας θα θεωρήσουμε το Ν ως ιδανικό αέριο στην πρότυπη πίεση P ο =atm. Βρίσκουμε τότε ότι /N=k /P o =4.6-6 m. Χρησιμοποιώντας τις Εξ. (4.6), (4.6) και (4.5) βρίσκουμε διαδοχικά Λ=.9 - m, και N 58. N 58.. 6 Συλλέγοντας όλους τους όρους και αντικαθιστώντας στην έκφραση για την πρότυπη γραμμομοριακή εντροπία καταλήγουμε στην ακόλουθη τιμή για την εντροπία του Ν στους 98Κ: 6 S Nk ln( 58. ) ln( 58. ) ln(. ). 5NK. NK Πολλαπλασιάζοντας με τον αριθμό Avogadro, η αντίστοιχη γραμμομοριακή εντροπία που μας ζητείται βρίσκεται να είναι: S m J. 99. molk

Λυμένες ασκήσεις Στατιστική Θερμοδυναμική Οκτώβριος Παρατηρούμε ότι η τιμή αυτή είναι λίγο μικρότερη αλλά πολύ κοντά στην πειραματικά μετρούμενη, από την οποία διαφέρει μόνο κατά.6%. Από αυτό συμπεραίνουμε ότι το Ν δεν έχει υπολειπόμενη εντροπία ή, ισοδύναμα, ότι η εντροπία του στους Κ είναι μηδέν. Άσκηση 7.4: Ένα μανόμετρο είναι συνδεδεμένο με φιάλη που περιέχει κάποιο αέριο σε σχετικά χαμηλή πίεση. Το αέριο επιτρέπεται να διαφεύγει από μια πολύ μικρή οπή και κάποιος συμφοιτητής σας παρατήρησε ότι ο χρόνος που χρειάστηκε να περάσει ώστε η ένδειξη του μανομέτρου να πέσει από τα 75 cm στα 5 cm ήταν 5 s. Το ίδιο πείραμα επαναλήφθηκε αντικαθιστώντας το αέριο με N του οποίου γνωρίζουμε το μοριακό βάρος (ίσο με 8.g/mol). Μπορείτε να υπολογίσετε το μοριακό βάρος του αερίου που ήταν αρχικά τοποθετημένο στη φιάλη; Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την Εξ. (7.5), η οποία δίνει την πίεση στο μανόμετρο ως συνάρτηση του χρόνου. Ας χρησιμοποιήσουμε επίσης τους δείκτες () και () για να συμβολίσουμε τις συνθήκες που αφορούν στο άγνωστο αέριο και στο Ν, αντίστοιχα. Γράφοντας την Εξ. (7.5) για τα δύο αέρια, έχουμε: t P P x t P P x όπου P =75cm Hg, P=5cm Hg, τ, τ οι χαρακτηριστικοί χρόνοι πτώσης της πίεσης για τα δύο αέρια και t, t οι χρόνοι για να πέσει η πίεση από P σε P για τα δύο αέρια, αντίστοιχα. Λύνοντας τις δύο εξισώσεις ως προς τ και τ, αντίστοιχα, βρίσκουμε ότι: t P 75 5 8 cm ln ln. s P 5cm t και άρα, P 75 4 7 cm ln ln. s P 5cm 8. s 7. 8. s Από την Εξ. (7.5), όμως, γνωρίζουμε ότι, για τις ίδιες συνθήκες θερμοκρασίας και όγκου, ο λόγος των δύο χαρακτηριστικών χρόνων είναι ανάλογος της τετραγωνικής ρίζας των μοριακών μαζών των δύο αερίων, δηλ., ο λόγος των μοριακών βαρών των δύο αερίων θα είναι ανάλογος του τετραγώνου του λόγου των δύο χαρακτηριστικών χρόνων: M M ( 8. ) M 5. M M 5. 8. g/ mol 4. 94g/ mol. 4

Λυμένες ασκήσεις Στατιστική Θερμοδυναμική Οκτώβριος Άσκηση 7.8: Να χρησιμοποιήσετε τις αρχές της Κινητικής Θεωρίας των αερίων και να υπολογίσετε τη θερμική αγωγιμότητα του αέρα σε θερμοκρασία δωματίου. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ότι ο αέρας είναι διατομικό μόριο με σ =.4 nm. Μπορούμε να εφαρμόσουμε την Εξ. (7.55) μαζί με την Εξ. (7.5) με ν=5/ (ο αέρας θεωρείται διατομικό αέριο). Αντικαθιστώντας σε αυτήν: k =.848 - J/K, m = 9 - kg/mol / (6. mol - ) = 4.85-6 kg και =98 K, βρίσκουμε ότι.848 JK 98K 5 8 6.848.4 m.4 4.85 kg.5 JK m s JK 5