Besprechung am Do 22.11.2001
Übungsblatt 5
Aufgabe 1
Ein BigMac eines bekannten "Gourmet"-Betriebes enthält ca. 2100
kJ, die der menschliche Körper aufnehmen kann. Nehmen Sie nun an,
dass Sie diese Energie nicht im Körper speichern können,
sondern duch Schwitzen die Körpertemperatur konstant halten. Wieviel
Wasser (in L) wird verdampft, wenn die Verdampfungsenthalpie H2O(l)
→
H2O(g) ΔH310
= 44 kJ/mol beträgt (Dichte von H2O = 1 g / mL)?
Aufgabe 2
Die Verbrennungsenergie des Acetylens (C2H2)
zu CO2 und flüssigem Wasser beträgt bei 25°C ΔRU°
= -1295.9 kJ/mol. Wie groß ist die Verbrennungsenthalpie ΔRH°
und die Standardbildungsenthalpie ΔBH°
von Acetylen, wenn die Standardbildungsenthalpie von CO2 ΔBH°
= -393.51 kJ/mol und die von H2O(l) ΔBH°
= -285.84 kJ/mol beträgt?
Aufgabe 3
a) Berechnen Sie die freiwerdende Enthalpie bei der Verbrennung von
Butan und Ethan zu gasförmigen H2O (g) und CO2.
Die Bildungsenthalpien betragen: ΔH(C4H10)
= -126.15 kJ/mol; ΔH(C2H6)
= -84.68 kJ/mol; ΔH(H2O, g) = -241.82
kJ/mol; ΔH(CO2) = -393.51 kJ/mol.
b) Um wieviel Prozent kann man die Energieausbeute erhöhen, wenn
man die Kondensationswärme des Wassers für eine Heizung zusätzlich
ausnützt?
Aufgabe 4
a) Leiten Sie aus dem totalen Differential der Enthalpie H den Joule-Thomson-Koeffizienten
ab. Berücksichtigen Sie dabei, dass die Expansion durch die Drossel
isenthalpisch abläuft.
b) Reale Gase lassen sich erst unterhalb der Inversionstemperatur Ti
verflüssigen, bei der µJT das Vorzeichen wechselt.
Mit Hilfe des Virialansatzes und der van-der-Waals-Gleichung erhält
man für −(∂H/∂p)T
den Ausdruck (2a / RT) − b . Berechnen
Sie Ti von He: a = 3.503 x 10-3 m6
Pa mol-1, b = 2.370 x 10-5 m3 mol-1.
Aufgabe 5
Bestimmen Sie für die folgende Reaktion ΔRH
bei RT und bei 400°C:
SO2(g) + 0.5 O2(g) → SO3(g)
Die Bildungswärmen ΔBH°
von Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid unter Standardbedingungen betragen
-296.9 kJ mol-1 und -395.1 kJ mol-1. Die Wärmekapazitäten
sind gegeben durch:
SO2: CP = (43.43 + 10.63 x 10-3
T - 5.94 x 105 T −2) J
mol-1 K-1
SO3: CP = (57.33 + 26.86 x 10-3
T - 13.06 x 105 T −2)
J mol-1 K-1
O2: CP = (29.96 + 4.18 x 10-3
T - 1.67 x 105 T −2) J
mol-1 K-1