Другий принцип термодинаміки

1. Наведіть формулювання другого принципа термодинаміки.

2. Що таке ентропія? Чи можна визначити абсолютні значення ентропії та ентальпії речовини? Поясніть, чому.

3. Як визначити абсолютну ентропію речовини? Які дані для цього потрібні?

4. Що є критерієм напрямку хімічної реакції в ізольованій системі?

5. Як змінюєтся ентропія при довільних кристалізації, конденсації або десублімації в ізольованій системі?

6. Термодинамічна система складається з 5 частин з ентропіями S₁, S₂, S₃, S₄ та S₅. Чому дорівнює ентропія системи?

7. Розрахуйте зміну ентропії О₂ при ізотермічному стисненні від р₁ = 1,013 · 10⁵ Па до р₂ = 4 · 10⁵ Па при 280 К. Газ вважати ідеальним.

8. Розрахуйте збільшення ентропії при змішуванні 0,5 л СО₂ та 0,75 л N₂ при 298 К та 1,013 · 10⁵ Па.

9. Розрахуйте зміну ентропії при кристалізації бензолу при 5,5°С, якщо ΔН_пл = 9,95 кДж/моль.

10. Які існують критерії для визначення спрямованості довільного перебігу та рівноваги фізико-хімічних процесів?

11. Розрахуйте зміну ентропії при 25^оС для реакції .

12. Складіть вираз, що дозволяє розрахувати абсолютну ентропію 1 моля чистої речовини при температурі Т.

13. Нарисуйте графік зміни ентропії води від температури в інтервалі від 10^оС до 110^оС і сталому тиску.

14. У термодинаміці існує таке співвідношення: , яке називається співвідношенням Максвела. Використовуючи це рівняння і рівняння стану ідеального газу виведіть рівняння для розрахунку зміни ентропії в ізотермічному процесі розширення.

15. Часткова похідна ентропії за температурою визначається рівнянням: . Використовуючи це рівняння виведіть рівняння для розрахунку зміни ентропії при ізобарному нагріванні 1 моля газу від Т₁ до Т₂.

16. Використовуючи співвідношення виведіть рівняння для розрахунку зміни ентропії при ізотермічному стисненні 1 моля ідеального газу від р₁ до р₂.

17. При плавленні ентропія зростає на величину . Як при цьому змінюється ентропія навколишнього середовища, якщо процес плавлення оборотний?

18. Використовуючи довідкові дані, розрахуйте стандартну зміну ентропії в реакції Н₂ + Br₂ = 2HBr а) при 25^оС, б) при 300^оС.

19. У якому з процесів: ізотермічному, адіабатичному, ізохоричному чи ізобаричному при оборотному їхньому перебігу не відбувається зміни ентропії і чому?

20. Розрахуйте зміну ентропії 14 г СО при ізобарному нагріванні від Т₁ = 298 К до Т₂ = 400 К.

21. Обчисліть зміну ентропії реакції 2С₂Н₅ОН = (СН₃)₂СО + 3Н₂ + СО при температурі 700 К і тиску 1,013^.10⁵ Па.

22. Для газоподібного формальдегіду С_р як функція температури виражається рівнянням С_р = 18,82 + 58,38 ·10^-3 ·Т - 15,61^.10^-6 · Т² Дж/моль·К. Знайдіть зміну ентропії 1 моля газоподібного формальдегіду при нагріванні його від 298 К до 1000 К. Знайдіть абсолютну ентропію формальдегіду при 1000К.

23. Серед перелічених параметрів назвіть інтенсивні: U, H, p, S, T, C_p, V, G, μ.

24. Якщо прямий процес довільний, то чи може зворотний процес теж бути довільним?

25. За допомогою співвідношення δW' ≤ TdS – dU – pdV знайдіть термодинамічну функцію, яка є критерієм довільного процесу і рівноваги в умовах сталості V і Т.

26. Система знаходиться при сталій температурі і об’ємі. Яку термодинамічну функцію необхідно вибрати у якості критерію рівноваги для цієї системи? Які умови рівноваги і довільного перебігу процесу при сталих Т і V?

27. Знайдіть зміну при стисненні 1 моля рідкого бензолу від р₁ = 1,013^.10⁵ Па до р₂ = 5,065^.10⁵ Па при 0^оС. Стисливістю рідини у зазначеному інтервалі тиску знехтувати. Густина рідкого бензолу при 0^оС дорівнює 0,879 г/см³.

28. Чи може хімічна реакція, що відбувається за сталих р і Т, для якої зміна ентропії менше нуля, бути довільною?

29. При нагріванні ідеального газу від 100^оС до 200^оС при сталому тиску зміна енергії Гіббса ΔG склала -26850 Дж (тобто ΔG < 0). Чи означає це, що процес нагрівання є довільним?

30. Як змінюється енергія Гіббса при сталості р і Т при перебігу самодовільного процесу? Як змінюється енергія Гельмгольца за цих же умов?

31. В якому випадку зміна енергії Гіббса дорівнює зміні енергії Гельмгольца?

32. Чи можна і в якому випадку за знаком зміни ентальпії у ході хімічної реакції судити о можливості її перебігу при сталості р і Т?

33. Розрахуйте ідля хімічної реакції 2As + 1,5O₂ = As₂O₃. Об’ємом твердих речовин знехтувати. Газ вважати ідеальним.

34. Докажіть рівність .

35. Прийнявши, що речовини, які приймають участь в реакції H₂ + Br₂ = 2HBr, є ідеальними газами, знайдіть, чому дорівнює різниця .

36. Чи можлива при 298 К та тиску 1,013 · 10⁵ Па реакція 2NH₃ + 7SO₃ = 2NO₂ + 3H₂O + 7SO₂?