Задача 4
Найти изменение энтропии g кг вещества при нагревании (охлаждении) в интервале температур от Т1 до Т2, если известны температуры плавления и кипения, средние теплоемкости, теплоты плавления и испарения. Условия задачи по вариантам приведены в табл. 5.
П р и м е р р е ш е н и я
Дано вещество – вода Н2О(г) в количестве 2,7 кг.
Таблица 6
Термодинамические величины для воды
Т1, К |
Т2,К |
Плавление |
Испарение |
Удельная теплоемкость, Дж/кг·К |
||||
Тпл, К |
|
Тисп.. (Ткип.),К |
|
|
|
|
||
253 |
379 |
273,2 |
6,138 |
373,2 |
45,069 |
0,570 |
4,187 |
1,919 |
Дж/моль
Дж/моль
Представим процесс нагревания вещества от Т1 и Т2 по стадиям:
1
стадия.
Твердое вещество (при Т1)
нагревание
=118,39 Дж·К-1.
2
стадия.
Твердое вещество (при Тпл.)
=
3370 Дж·К-1.
3
стадия.
Жидкость (при Тпл.)
нагревание
= 2,7·4,187·103·2,303·lg (373,2/273,2) = 3526,8 Дж·К-1.
4
стадия.
Жидкость (при Ткип.)
(кипение)
Дж·К-1.
5
стадия. Пар
(при Ткип.)
Пар (при Т2)
нагревание
= 79,9 Дж·К-1.
Таблица 5
Исходные данные для расчета изменения энтропии вещества
Вариант |
Вещество (т) |
g, кг |
Т1, К
|
Т2, К |
Плавление |
Испарение |
Удельная теплоемкость, Дж/(кг·К) |
||||
Тпл, К |
ΔНпл·10-3, Дж/моль |
Ткип, К |
ΔНкип·10-3, Дж/моль |
|
|
|
|||||
1 |
Вr |
20 |
240 |
350 |
265,9 |
10,551 |
332,2 |
20,733 |
0,674 |
0,461 |
0,225 |
2 |
Н2О |
27 |
260 |
400 |
273,2 |
6,138 |
373,2 |
45,069 |
0,570 |
4,187 |
1,919 |
3 |
Нg |
50 |
220 |
650 |
234,3 |
2,332 |
620,2 |
63,642 |
0,137 |
0,139 |
0,104 |
4 |
CCl4 |
15 |
250,3 |
370 |
250,3 |
2,512 |
349,9 |
30,021 |
- |
0,846 |
0,543 |
5 |
НСООН |
20 |
260 |
400 |
281,5 |
12,687 |
373,7 |
23,112 |
1,620 |
2,135 |
1,058 |
6 |
СН3ОН |
25 |
175,3 |
400 |
175,3 |
3,170 |
337,9 |
35,296 |
- |
2,512 |
1,371 |
7 |
СН3СООН |
30 |
260 |
430 |
289,8 |
11,724 |
391,4 |
24,410 |
2,039 |
2,057 |
1,197 |
8 |
СНСl3 |
20 |
209,7 |
350 |
209,7 |
9,211 |
334,4 |
29,323 |
- |
0,963 |
0,545 |
9 |
(СН3)2СО |
25 |
160 |
350 |
178,6 |
5,719 |
329,2 |
31,886 |
2,261 |
2,177 |
1,129 |
10 |
(С2Н5)2О |
20 |
140 |
350 |
156,9 |
7,537 |
307,2 |
26,713 |
1,256 |
2,215 |
1,934 |
11 |
Н-С5Н12 |
40 |
143,5 |
330 |
143,5 |
8,421 |
309,3 |
25,813 |
- |
2,261 |
1,667 |
12 |
С6Н6 |
25 |
260 |
400 |
278,7 |
9,836 |
353,3 |
30,774 |
1,468 |
1,842 |
1,046 |
13 |
Н-С6Н14 |
30 |
177,8 |
350 |
177,8 |
13,038 |
341,9 |
28,890 |
- |
2,248 |
1,162 |
14 |
С6Н5СН3 |
50 |
160 |
400 |
178,2 |
6,624 |
383,8 |
33,538 |
0,921 |
1,884 |
1,281 |
15 |
С6Н12 |
40 |
260 |
400 |
279,7 |
2,679 |
354,2 |
30,733 |
1,507 |
1,842 |
1,233 |
16 |
С10Н8 |
50 |
300 |
550 |
353,5 |
19,302 |
491,2 |
43,541 |
1,612 |
2,094 |
1,023 |
17 |
С6Н5С2Н5 |
25 |
286,5 |
450 |
286,5 |
17,125 |
411,4 |
36,691 |
- |
1,964 |
1,891 |
18 |
С8Н10 О-ксилол |
30 |
277,9 |
450 |
277,9 |
11,282 |
419,2 |
36,720 |
- |
1,717 |
1,226 |
Находим изменение энтропии при нагревании вещества от Т 1 до Т2.
=
25209,59 Дж·К-1.
= 25,5 кДж·К-1.