Übungen zur Vorlesung Physikalische Chemie I
- Thermodynamik, Kinetik  -
Besprechung am Do 15.11.2001


Übungsblatt 4

Aufgabe 1
Welche Systeme liegen (näherungsweise) vor? a) Wasser in einem geschlossenen Dewargefäß; b) Konzentrierte Salzsäure in einem Becherglas; c) Pufferlösung in einem geschlossenem Meßkolben; d) Kaffee in einer Kaffeetasse; e) Tee in verschlossener Thermoskanne; f) Dosenmilch in ungeöffneter Dose; g) Glühbirne.

Aufgabe 2
In einem 4L großen Gefäß verdampfen 88 g CO2 bei einer Temperatur von 20°C. Wieviel Arbeit wird geleistet, wenn sich das (als ideales Gas angesehen) System
a) isotherm und irreversibel gegen einen äußeren Druck von 105 Pa,
b) isotherm und reversibel auf 105 Pa ausdehnt?

Aufgabe 3
a) Ein mol Fluorkohlenwasserstoff wird reversibel und adiabatisch auf das halbe Volumen komprimiert, wodurch sich die Temperatur von 22°C auf 50°C erhöht.
Berechnen Sie den Wert der spezifischen Wärme CV,m (ideales Verhalten des Gases vorausgesetzt). Warum ist der Wert höher als 3/2 R?
b) Wie groß sind w, q, ΔU und ΔT?
c) Der Fluorkohlenwasserstoff soll nun reversibel und isotherm auf das halbe Volumen bei 22°C komprimiert werden. Wie groß sind nun w, q, ΔU und ΔT?

Aufgabe 4
Bilden Sie das zweite totale Differential von U und leiten Sie daraus die Beziehung zwischen (∂CV/ ∂V)T und πT her. Zeigen Sie mit dessen Hilfe, dass CV für ein ideales Gas bei konstanter Temperatur unabhängig vom Volumen V ist.

Aufgabe 5
0,5 mol eines einatomigen idealen Gases durchlaufe den in der folgenden Abbildung dargestellten Kreisprozeß in einem Hubkolben. Die Zustandsänderung 1-2 ist isochor (bei konstantem Volumen), die Zustandsänderung 2-3 ist isotherm und reversibel und die Zustandsänderung 3-1 verläuft gegen einen konstanten Druck.

a) Bestimmen Sie die Temperaturen des Systems in den Zuständen 1, 2 und 3.
b) Berechnen Sie w, die Arbeit, für jeden Schritt und für den gesamten Kreisprozeß.
c) Wie groß ist die Leistung eines Motors bei 4000 Umdrehungen/Minute, der nach dem oben beschriebenen Prozeß funktioniert.