Kimyodan masalalar

T — T

1. 
   r) — ~ ²- dan foydali ish koeffltsiyenti hisoblanadi:
   

T_y 300-200 100 n= •— = 0.333. ' 300 300



H/.1K y.4 KOLLOW KIMYODAN M.iSAlAUR


A

2. 
   rj - dan Q| aniqlanadi:
   

a

0. 
   333 ■* —dan Oi = ⁸³ 251 kJ Q_x 0,333
   

2. 
   misol. 30 g qaltiq sirka kislotani suyuqlamsh haroralidan 60°C gacha qizdirilgandagi eniropiya o'/garishi AS ni aniqlang. Qattiq sirka kislotanmg suyuqlanish harorati 16,6"C, suyuqlanish issiqligi 194 J/g.
   

• 
  80^uC oralig'ida uning issiqlik sig'imi C — 1 -96 *+ 0.0039t J/(g K) formula bilan ifodalanadi.
  

Bcrilgan: M Cll₃COOH * 60 g; C ~ 194 J/g; m - 30 g; r, * 289,6 K; T₂ - 333 K

Nonia'lum A Si — ?

Ycchish. Umuniiy cntropiya o'zgarishi (AS) qattiq sirka kislotani su- yuqlanishidagi cntropiya o'zgarishi bilan uning suyuqlanish haroratidan bcrilgan (60°C) haroratgacha qi/dirilganda entropiya o'zgarishi (AS₂) vig'indisiga leng:

AS = AS, -f AS₂

2. 
   formula bo'yicha suyuqlanishdagi cntropiya o'zgarishi hisoblanadi:
   

AS| ~ Z/r, bundan Z « l M bo'lgani uchun,

Z = f * M - 194 60 = 11640 J/mol AS, = 11640/ 289 • 6 =» 40.20>K/(mol K).

30 g (0.5 mol) sirka kislota uchun AS| » 20.10 J/mol K. AS₂ ni hisoblashdan oldin CH3COOII ning 60°C dagi issiqlik sig'imi hisob­lanadi:

C« = 1,96 + 0.0039 60 - 2.194 J/(g K)

2. 
   formula yuxasidan AS? hisoblanadi:
   

ASi = 2,303 • 30 • 2.194 In (333/289,6)= 9.20 J/mol K AS = AS, + AS₂ = 20,10 + 9.20 - 29.30 J/mol K.

2. 
   misol. Karno idéal mashinasining foydali ish koelfitsiyenti 140 va 105°C oralig'ida qanday qiymatga ega bo'ladi?
   

Bcrilgan: t, - 14Ô°C; T, - 140+273 = 413 K;

1₂ = 105°C; T₂ “ 105 + 273 = 378 K;

Nonia'lum: T) — ?

Ycchish. (37.2) formuladan /7 aniqlanadi:

7. 
   --7, 413-378
   

n ⁹ *■ = 0.085 •

T_} 413

2. 
   misol. 25°C da quyidagi reaksiyalar uchun standart cntropiyalar- ning o'zgarish qiymatlarini aniqlang
   

1) MgO f II? =•- H₂0_(C) + Mg; 2) C + CO? = 2CO;

2. 
   2S0₂ + O? ^ 2S0₃; 4) FeO + CO - Fe + CO?.
   

Bu reaksiyalarda ishtirok etayotgan moddalaming standart sharoit- dagi enfropjya qiymatlari 8-iadvaldan olinadi.

Berilgan: t = 25°C; f - 298 K;

Noma’lum: AS -■ ?

Yechish. Reaksiyada ishtirok etayotgan moddalarning entropiya qiy- mallari quyidagicha:

S"MgO_(k) - 26.94 J/(mol K); S°CO - 197, 4 J/(mol K);

S^CO? « 213.6 J/(mol K); S"S0₃ - 256,23 J/(mol K); S°FeO(k) ~ 58.79 J/(mol K); S°H₂0_(s) ~ 69.96 J/(mol K); S°C0₂ = 248.1 J/(mol K);

AS = (S^(,H?0_(S) + S^flMg) - (S°H + S^f,MgO) dan entropiyaning o'zgarish qiymati hisoblanadi:

1. 
   AS - 69.96 - 26.94 = 43,02 J / (mol. K);
   
2. 
   AS - 2S°SO - S°CO? = 2 • 197.4 - 213, 6 = 181,2 J/(mol K);
   
3. 
   AS = 2S⁰SO₃ - 2SO? * 2 • 256. 23 - 2.248. 1 = 16.26 J/(mol K);
   
4. 
   S — S°CO? - (S°l eO t- S°CO) = 213,6 - 256.2 = -42,6 J/(mol K).
   

MUSTAQIL ISHIASH UCIIUN MASALALAR

0. 
   Ichki yonuv dvigatelining maksimal harorati 1800°C. mashina sil- indndan chiqayotgan gazlaming minimal harorati esa 300^l’C. Agar dviga- tcl Karno sikli bo'yicha ishlasa, foydali ish koeffitsiyentining maksimal imkonivatini aniqlang.
   

Javobi: 72.36%.

0. 
   Karno siklidagi 1 kg havo 800 K da 50.28 kJ issiqlikka ega bo lsa, mashinaning issiqlik qabul qiluvchi qismi 273 K da qancha issiqlik olgan va uning foydali ish koefiltsiyenti qanchaga teng bo'ladi?
   

Javobi: 65.88%; 26,05 KJ

3. 
   42 g azotni 150 dan 20°C gacha sovitilsa, bosim 510^s dan 2,5-10^fc Fa gacha ortadi. Agar C_p N? — 1,039 J/(g K) bo'lsa, bu jarayondagi en­tropiya o'zgarishini hisoblang.
   

Javobi: -36,11 J/K.

4. 
   5 mol aluminiyni 0 dan — 100°C gacha sovililganda cntropiya o7garishi qancha bo'lishim aniqlang Shu harorat oralig'idagi alurmniy- ning o'rtacha lssiqlik sig'imi 0,8129 J/(g K) ga teng.
   

Javobi: -50.07 J/K

4. 
   Kamoning ideal mashinasi 423 va 523 K haroratlar oralig'ida 183,8 kJ issiqlikni ishga aylantirgan. 423 K da mashina isitgichi sovit- gichga qancha issiqlik bcradi?
   

Javobi: 778.81 kJ.

4. 
   Karno mashinasining isitgichidan 281 K da 419 kJ issiqlik harorati 353 K bo'lgan sovitgichga bcrilgan. Shu jarayon vaqtida bajaril- gan »sh miqdori topiJsin.
   

Javobi: 107,36

4. 
   Suyuqlanish haroratida suyuqlanish issiqligi 335 J/g bo’lgan
   

5. 
   10‘³ kg suv va harorali 348 K. bo'lgan 20-10 ² kg suvdan sistema tU7.il- gan. Muz erib keiguncha, issiqlik suvdan muzga o‘tadi. lssiqlik suvdan muzga o'tganda harorat necha gradusga pasayadi va qancha ish bajaradi?
   

Javobi: 740.62 K.

4. 
   Bosimni I0^; dan 10⁶ Pa gacha o‘zgartirib, 5 kg havo 223 dan 323 K gacha qizdirilsa. uning entropiyasi qanday o'zgaradi? Havoning so- lishtirma issiqlik sig'imi 1.005 J/g-K, molekular massasi 29.
   

Javobi: 10.2 J/K.

4. 
   Aluminiy metalining 273 — 173 K oralig'ida o'rtacha issiqlik sig'imi 0. 813 J/G K bo’lsa, 5 mol aluminiy metali shu haroratlar or- alig ida sovitilganda uning entropiyasi qanday qiymatga teng bo'ladi?
   

Javobi: - 50.07 J/mol K.

4. 
   O'rtacha issiqlik sig'imi 1.315 J/mol bo'lgan qattiq naOalin (C_to ll_x) ning suyuqlanish issiqligi 149, 6 J/G K ga teng bo'lsa, 5 mol naflalin 273K dan 353,4 K gacha qizdirilganda, uning entropiyasi qanday qiy­matga ega bo'ladi?
   

Javobi: 489 J/K.

4. 
   600—1273 K haroratlar oralig'ida qo'rg'oshinning issiqlik sig'imi 0, 1415 kJ/kg K, suyuqlanish issiqligi csa 24, 8 kJ/kg bo'lsa, suyuqlanish harorati 600,4 K bo'lgan 50 kg qo'rg'oshin 1073 K gacha qizdirilganda uning entropiyasi qanday qiymatga ega bo'ladi?
   

Javobi: 6172.5 J/K.

4. 
   Quyidagi rcaksiyalami:
   

2C₂1I₅CI + 2Na i; C₄H,₀ + 2NaCl 2CH₃OII CH₃ - O - CII3 + H₂O_w



C2H5OH + CHjCOOlf îs CH₃ - CO - O - C₂ff_s + H₂0

Jadvalda bcrilgan standart entropiya qiymatlaridan foydalanib, rcaksiyalardagi cntropiyaning o'zgarish qiymatlanni aniqlang.

Javobi: - 428.82 J/molK

4. 
   Imol NaCI ni 298 dan (820°C gacha) 1093 K gacha qizdinl- ganda entropiya o'zgarishi qancha boMishini aniqlang. Uning suyuqlanish harorati 800°C, issiqlik sig'imi esa 800°C gacha Cj = S0.71 J/G mol boladi. suyuqlanishda hamda undan yuqorida bu tuzning suyuqlanish issiqligi 30Í08.48 J/mol bo‘ladi.
   

Javobi: 133, 463 J/(mol K).

5. 
   TKRMODINAM1K POTEN S1ALLAR
   

Hnergiyaning hamma turlari (mexanik. elcktrik, kimyoviy) issiqlikka aylana oladi, ammo issiqlik energiyasi boshqa tur energiyalarga aylana olmaydi. Demak, jismning bir qism energiyasi boshqa tur energiyasiga aylanish qobiliyatiga ega va bundan biror foydali ish bajaradi, ammo jismning boshqa qism energiyasi esa Ibydasiz bo’lib issiqlikka aylaAib kctadi. Jismning foydali ish bajara oladigan umumiy energiyasi erkin cncrgiya deyiladi.

Ichki energiya, entalpiya, eniropiya, izoxor-erkin energiya va izobar

• 
  erkin cnergiyalar termodinamik potcnsiallar yoki funksiyalar ham deyiladi, chunki ularning o‘zi yoki hosilalari orqali sistemaning termo- dinamik xossalarini aniq ifodalash mumkin. Bular sistemaning hossalarini xarakterlovchi funksiyalardir. Bu funksiyalar qaytar jarayonda berilgan sharoitlarda sistema bajargan ishni hisoblab topishga yordam bcradi. Tcrmodinamik potcnsiallar holat fuksiyalaridir, ya’ni ularning o'zgarishi sistemaning faqat boshlang'ich va oxirgi holatga bog'liq bo'lib, o'tilgan iyulga bog’liq emas.
  

Tcrmodinamik potensiallar jumlasiga izoxoro-izotermik (qisqacha izoxorik) potensial G. izobaro - izotermik (qisqacha izobarik) potensial G. ichki energiya U va entalpiya N kiradi. Amalda izoxoro - izotermik va izobaro - izotermik potcnsiallar ko'p qo'llaniladi.

0‘zgarmas harorat va hajmda boradigan jarayonlar uchun termo- dinamikaning ikkala qonunini birlashtirilgan ífodasini quyidagicha yozish mumkin:

A < r (S ₂ - S,) - (U₂-U,)

yoki



A <(U|- TS,)-(U₂ - TS2)

Bu yerda ham tenglik ishorasi qayiar jarayonga taalluqli va maksimal ish A _milk m ko'rsatadi.

Funksiya Li — TS izoxoro-izotermik potensial deyiladi va l^r harfi bilan bclgilanadi:

I

F = U — TS yoki A F = A U - T A S (43.2)

F ichki cncrgiya bilan bog'langan cnergiya (l'S)ning ayirmasign tengligi sababli erkin cnergiya ham deyiladi.

Yuqoridagi formulaga kora, sislemaniiig maksimal ish qiymati erkin cnergiya o'zgarishining teskari ishorali qiymatiga tcng bo'ladi:

Anwk-'AF (44.2)

O'zgarmas harorat (t° = const ) va bosim (R — const) dagi sistema- lar uchun izobar potensial yoki Gibbs energiyasi qiymati;

G = H-TS yoki AG = A H-TAS bo'ladi. (45.2)

2. 
   dagi entalpiya qiymati N-U+PV bo'lgani uchun bu formu- lani quyidagicha ifodalash mumkin:
   

G — U — T S + PV yoki AG = AU-TAS + PAV (46.2)

bu formuladan U — T • S — F deb belgilansa, (46.2) formula

G = F + PV yoki AG=AF+PAV (47.2)

ko'rinishga ega bo'ladi. (44 2) formuladan -AF = A„,_jk bo'lgani uchun bu qiymatni (47.2) ga qoyib, AG ~A_№k-P AV (48.2) hosil qilinadi.

Bu formula izobar potensial qiymatini ifodalaydi. I/obar potensial qiymati muvozanat holatida bajarilgan maksimal foydali ish qiymatiga teng bo'ladi:

AG = A¹ male (49.2)

buni (48.2) ga qo‘yib chiqilsa, izobar jarayonning maksimal foydalt ish qiymati quyidagicha bo'ladi:

A'mak = A_fM* - PAV (50.2)

Xulosa qiJib aytganda, izobar - izotermik jarayonda bajarilgan mak­simal foydali ish qiymati crkin energiya hisobiga bajarilgan maksimal





foydah ish qiymatidan tashqi bosimga qarshi hajm kciigayishida bajanl- gan ishm ayirib lashlangan qiymatga teng bo'ladi.

F va G lar sistemaning holat funksiyalan bo‘lib, V, T = const va R. T -const bo'lganda o'z-o'zidan boradigan jarayonlarning yo'nalishini ko'rsatib bcradi: A G < 0 bo'lsa, R - const va T=const bo'lganda jarayon to‘g‘ri yo'nalishda, A G > 0 bo'lsa, jarayon teskari yo’nalishda sodir bo'ladi. Agar AG = 0 bo'lsa, sistema muvozanat holatiga o'tadi.

A F va A G ning haroratga bog'liqligi Gibbs — Gelmgolts tengla- masi bilan ifodalanndi:

AF-* AU + TÎ^l v (51.2)

l dT )

AG=AH+TÎ^j_P (52.2)

O'zgarmas haroratda l mol ideal gazning izobar potensiali bilan bosirn orasidagi bog'lanish quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:

Gt “ G°t ⁺ RTIn P (53.2)

bunda. Gi — T harorat va R bosimdagi gazning izobar potensiali; .

G°_T — harorat T va bosim 1.013- 10^s Pa dagi standart izobar poten-