Übungen zur Vorlesung Physikalische Chemie I
- Thermodynamik, Kinetik  -

Besprechung am Do 17.01.2002



Übungsblatt 11

Aufgabe 1

Berechnen Sie
a) den Diffusionskoeffizienten,
b) die Wärmeleitfähigkeit und
c) die Viskosität
von Luft bei 298 K und 105 Pa unter Zuhilfenahme der Gleichungen, die aus einer exakteren Anwendung der kinetischen Gastheorie gewonnen wurden.
(Hinweis: σLuft = 0.4 nm², MLuft = 28.96 g/mol und CV,m = 20.785 J/(mol·K))
 

Aufgabe 2

Gase leiten Wärme sehr schlecht. Dies nutzt man aus, um durch doppelverglaste Fenster den Wärmeverlust eines Zimmer möglichst klein zu halten.
a) Wie groß ist der Wärmeverlust eines 20°C warmen Zimmers innerhalb einer Stunde durch ein doppelverglastes Fenster (Abstand der Scheiben 1 cm) der Fläche 2 m2, wenn die Außentemperatur -15°C beträgt ?  (Zwischen den Glasscheiben befindet sich Luft, deren Wärmeleitfähigkeit κ als unabhängig von der Temperatur T betrachtet wird. Die Wärmeleitfähigkeit κ beträgt 3.495·10-2 J/(K·m·s).)
b) Wie groß muss die Leistung eines elektrischen Ofens sein, um diesen Verlust zu kompensieren ?
c) Jemand schlägt vor, zwischen den Scheiben Helium als Gas zu verwenden. Was halten Sie davon ? (CV,m = 12.471 J/(mol K) und σHe = 0.21 nm²)
 

Aufgabe 3

Bei der Knudsen-Methode zur Bestimmung von Dampfdrücke wird eine abgewogene Probe einer Substanz in einem Behälter erhitzt, in dessen Wand sich ein kleines Loch befindet. Der Massenverlust in einem bestimmten Zeitinterval hängt mit dem Dampfdruck der Substanz bei der Temperatur des Experiments zusammen. Nehmen Sie an, dass das kreisförmige Loch einen Radius r besitzt, und leiten Sie eine Beziehung zwischen den Massenverlust Δm im Zeitinterval Δt und dem Dampfdruck p her.
In einem Experiment wurde der Dampfdruck von Beryllium bei 1537 K bestimmt. Innerhalb von 912 s ging durch das Loch mit einem Radius von 1.59 mm eine Masse von 8.88 mg Beryllium verloren. Wie groß ist der Dampfdruck p von Beryllium bei 1537 K? Nehmen Sie an, dass das Gas aus Atomen besteht.
(MBe = 9.01 g/mol)
 

Aufgabe 4

Durch eine Kapillare mit einer Länge l = 2 m und einem Radius r = 1 mm soll ein sehr kleines Volumen von Wasser in einer Zeit t = 10 s hindurchgepresst werden. Ist die Strömung in diesem Fall noch laminar? (η = 1 mPa·s, ρ = 1 g/ml)
(Hinweis: Die charakteristische Länge für eine Kapillare ist der Radius r.)