Institut für Physikalische und Theoretische Chemie

TU-Braunschweig

6. Übungsblatt zur Vorlesung Physikalische Chemie I

- Thermodynamik, Kinetik -

Sommersemester 2006

Prof. Dr. K.-H. Gericke, Dipl. Chem. Jan Frähmcke, Dipl. Chem. Sebastian Kauczok

 

 

1) Berechnen Sie die Entropieänderung von Wasserdampf, wenn man ihn von 25°C auf 100°C bei konstantem Druck erwärmt

a) für konstantes C_p,m(H₂O) = 33,6 J K^-1 mol^-1 und

b) für C_p,_m(H₂O) =  (30,54 + 0,012∙T/K) J K^-1 mol^-1.

 

 

2) Berechnen Sie die freiwerdende Enthalpie bei der Verbrennung von Ethan und Butan zu H₂O(g) und CO₂(g). Bildungsenthalpien: ΔH(C₄H₁₀) = -126,15 kJ mol^-1, ΔH(C₂H₆) = ‑84,68 kJ mol^-1, ΔH(H₂O) = -241,82 kJ mol^-1, ΔH(CO₂) =  -393,51 kJ mol^-1.

Um wie viel Prozent kann man die Energieausbeute erhöhen, wenn man die Kondensationswärme des Wassers für eine Heizung zusätzlich ausnutzt?

Welcher der beiden Stoffe ist im Hinblick auf die aktuelle Klimasituation als Brennstoff besser geeignet?

 

 

3) Der Wirkungsgrad η für eine Wärmekraftmaschine ist definiert als das Verhältnis der gewonnen Arbeit W und der „investierten“ Wärme q. Wie groß ist der maximale Wirkungsgrad bei einem Carnotschen Kreisprozess, wenn die hohe Temperatur 90°C und die kalte 15°C beträgt?

Kehrt man den Prozess um, erhält man ein System, in das man Arbeit hineinsteckt, um Wärme von einem kalten Reservoir in ein warmes zu überführen (Wärmepumpe). In diesem Fall definiert man  η als Verhältnis transportierte Wärme zu geleisteter Arbeit. Wie groß ist danach der maximale Wirkungsgrad für obige Werte?

 

 

4) Der Joule-Thomson-Koeffizient μ_JT kann aus der Gleichung  μ_JT∙Cp = T∙(∂V/∂T)_p – V bestimmt werden. Leiten Sie eine Beziehung für μ_JT in Abhängigkeit von den van-der-Waals Parametern eines Gases ab und ermitteln Sie den Wert für Xenon bei 25°C und Normaldruck (mit V_m = 24,6 dm³ mol^-1). Wie verhält sich Xenon also bei einer isenthalpischen Entspannung?