Besprechung am Do 07.02.2002
Aufgabe 1
In einer Druckflasche (V = 50 L) befindet sich Stickstoff bei 200 bar
und Raumtemperatur (25°C). Im Folgenden soll der Stickstoff als ideales
Gas betrachtet werden.
a) Wieviel Mol befinden sich in der Druckflasche?
b) Wieviele Moleküle befinden sich in einem cm3?
Aufgabe 2
a) Wenn dieselben Bedingungen aus der Aufgabe 1 gelten, wieviel Energie
wird in der Druckflasche gespeichert?
b) Wie groß ist die mittlere freie Weglänge und die Zeit
zwischen zwei Stößen? (σStickstoff
= 0.4 nm2)
Aufgabe 3
Zwei Mol eines idealen Gases (einatomiges Gas, CV,m = 3R/2)
durchlaufen ausgehend vom Standardzustand (p = 105 Pa, T = 25°C)
den folgenden Zyklus, wobei alle Einzelschritte reversibel geführt
werden:
I) isotherme Kompression auf den doppelten Druck,
II) isobare Temperaturzunahme um 100°C,
III) zurück zum Ausgangszustand über den "Druckweg" p = a
+ bT, wobei a und b Konstanten sind.
a) Zeichen Sie den Zyklus in einem p-T-Diagramm.
b) Berechnen Sie die Änderung der inneren Energie ΔU
für jeden der Teilschritte.
c) Berechnen Sie die Arbeit w, die Wärme q und die Änderung
der Entropie ΔS für jeden der Teilschritte
und für den Gesamtprozeß.
Aufgabe 4
Bei 25°C nimmt der Dampfdruck von Chloroform um 4% pro °C zu.
Berechnen Sie daraus die Verdampfungsenthalpie ΔHv
von
Chloroform.
Aufgabe 5
Bei welcher Temperatur haben Wasser (Siedepunkt 100 °C) und Chloroform
(Siedepunkt 60 °C) den gleichen Dampfdruck? Die Verdampfungsenthalpien
betragen ΔHv = 50.2 kJ/mol für
Wasser und ΔHv = 29.3 kJ/mol für
Chloroform.
Aufgabe 6
Die Wärmeleitfähigkeit κ vom Helium
(einatomiges Gas) beträgt bei 25°C 0.1074 J/K·m·s.
Welche Viskosität η und welche spezifische
elektrische Leitfähigkeit σ hat Helium
bei dieser Temperatur?
Aufgabe 7
Die Dissoziationskonstante Kc der Propionsäure ist
1.34·10-5 bei 25°C. Die Grenzwerte der molaren Leitfähigkeiten
bei unendlicher Verdünnung der Wasserstoff- und Propionat-Ionen betragen
349.8 bzw. 35.8 Ω-1 cm2
mol-1 . Berechnen Sie den spezifischen Wiederstand einer 0.1
M Lösung von Propionsäure.
Aufgabe 8
In eine Tasse wird heißer Kaffe eingeschenkt. Die Temperaturdifferenz
zur Raumtemperatur (25°C) sei ΔT. Man beobachtet,
dass die Abnahme von ΔT pro Zeiteinheit, also
dΔT/dt
, proportional zu ΔT ist.
a) Wie lautet das Zeitgesetz für die Temperaturabnahme, d.h. ΔT(t)?
b) Man beobachtet, dass nach 10 Minuten die Temperatur der frisch gefüllten
Tasse von 65°C auf 45°C gesunken ist. Wie groß ist die Geschwindigkeitskonstante
für den Abkühlungsprozess?
c) Wann beträgt die Temperatur noch laue 35°C?
Aufgabe 9
Der H-D-Austausch des benzylischen Protons im Benzoin mit Methanol
D4 wird durch Basen katalisiert. Die untersuchte Reaktion ist
also:
Aus den mit Hilfe der H-NMR Spektroskopie gewonnenen Integralen (das Integral einer H-NMR ist der Konzentration proportional) soll die Geschwindigkeitskonstante dieses H-D-Austausches bestimmt werden. (T = 297 K; c0Benzoin = 4.73·10-2 mol/L; c0NaOH = 1.5·10-2 mol/L)
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Welche Reaktionsordnung liegt vor?
Aufgabe 10
Wie groß ist der Quotient k1/k2 bei einer
Erhöhung der Temperatur von 300 K auf 310 K für die Aktivierungsenergien
E = 50 kJ/mol bzw. E = 70 kJ/mol?