Übungen zur Vorlesung Physikalische Chemie I
- Thermodynamik, Kinetik  -

Besprechung am Do, den 8.11.2001


Übungsblatt 3
 

Aufgabe 1
Wie groß ist die mittlere freie Weglänge in Luft (σ = 0,44 nm²)
a) am Erdboden (T = 25 °C, p = 105 Pa)
b) in einer Vakuumapparatur (T = 20 °C, p = 10-2 Pa)
c) im erdnahen Weltraum (T = 50 K, p = 10-10 Pa)
 

Aufgabe 2
Die Luft besteht im wesentlichen aus N2 (78%), O2 (21%) und Ar (1%). Am Erdboden sind die einzelnen Bestandteile vollständig durchmischt.
   a.Berechnen Sie die mittlere molare Masse [g . mol-1].
   b.Wann ist nach der Barometrischen Höhenformel der Druck auf die Hälfte des Wertes vom Erdboden abgefallen, wenn Sie von einer mittleren Temperatur von 5°C ausgehen?
   c.Wie gross ist der relative Anteil von N2, O2 und Ar in 100km Höhe, wenn Sie von gleicher Temperatur ausgehen?
 

Aufgabe 3
Wie groß ist die Zahl der Stöße pro cm³ in Luft bei 25 °C und 105 Pa
a) zwischen den Stickstoffmolekülen (R(N2) = 187 pm)
b) zwischen den Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen (R(O2) = 187 pm)
 

Aufgabe 4
Die Luft in einem kugelförmigen Heissluftballon (Radius 10 m) wird im Mittel um 20 K erwärmt.
a) Wieviel Luft (Masse) entweicht beim Erhitzen des Ballons am Erdboden, wenn die Umgebungstemperatur 20°C beträgt (p0 = 1013 hPa)?
b) Wie hoch steigt der Ballon (Leermasse 300 kg), wenn die Umgebungstemperatur konstant bleibt ? Benutze zur Berechnung das Auftriebsprinzip (Verdrängung der kühleren schwereren Luft), wobei nur das Volumen des Ballons berücksichtigt werden soll. Mit Hilfe der barometrischen Höhenformel bezogen auf die Dichte erhält man dann die Höhe.
 

Aufgabe 5
In einem Behälter mit einem Volumen von 2.0 L befinden sich 5.0 mol Ethangas bei einer Temperatur von 26°C. Unter welchem Druck steht das Gas
a) nach der Zustandsgleichung des Idealen Gases?
b) nach der van-der-Waals-Gleichung? Für Ethan ist a = 5.636 x 105 L2 Pa mol-2 und b = 0.06380 L mol-1.
Welchen Wert besitzt der Kompressionsfaktor Z nach a) und b)?