100
V V T U C = e dw dw dq dU + + = P P T H C = pdV dU dH + = dP P H dT C dH T p + = dV P dT C dV V U dT C dU u V T V + = + = C P,m –C V,m = R C P –C V = nR I zakon termodinamike Izotermski reverzibilni zapreminski rad gasa u I.G.S. V p w - = Izotermski revetzibilni zapreminski rad isparavanja, p-napon pare Izotermski procesi: 2 1 1 2 ln ln P P RT V V nRT w - = - =

I zakon termodinamike dU =dq+dw+dw dH =dU +pdV · konstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka: 1. Džul-Tomsonovom koeficijentu 2. molarnoj gasnoj konstanti 3. Avogadrovoj

  • Upload
    others

  • View
    5

  • Download
    1

Embed Size (px)

Citation preview

VV T

UC

=partpart

edwdwdqdU ++=

PP T

HC

=partpartpdVdUdH +=

dPP

HdTCdH

Tp

partpart+=dVPdTCdV

V

UdTCdU uV

TV +=

+=partpart

CPm ndash CVm = RCP ndash CV = nR

I zakon termodinamike

Izotermski reverzibilni zapreminski rad gasa u IGS

Vpw ∆minus= Izotermski revetzibilni zapreminski rad isparavanja p-napon pare

Izotermski procesi

2

1

1

2 lnlnP

PRT

V

VnRTw minus=minus=

minus

=

minus=minus= 11)(

2

11

1

2112

VC

nR

VVVad V

VTC

T

TTCTTCw

Adijabatski zapreminski rad

2212

21

P

P

T

T

V

V

T

T

V

V

T

T R

C

R

CCR PV

V

=

=

=

Adijabatski procesi

112112 PTVTVT=

=

=

γγ

===

1

2

2

1 V

V

P

PconstPVPV VP CC

Jednačina adijabate

RTnUVPUH gas∆+∆=∆+∆=∆

2

12

2 T

TT

q

w minus=minus=η Efikasnost toplotne mašine

0gege dST

dqdS II zakon termodinamike-

Reverzibilni i ireverzibilni

rev SSSH

SSq

S ∆+∆=∆∆minus=∆==∆ sumν Ireverzibilni

1

2

1

212 lnln

V

VR

T

TCSSS V +=minus=∆

oksistotoki

iirev

sis SSST

HSS

T

qS ∆+∆=∆∆minus=∆==∆ sumν Ireverzibilni

1

2

1

212 lnln

P

PR

T

TCSSS p minus=minus=∆

tr

trtr T

HS

∆=∆ Fazni prelazi

VV

V

V T

STCodnosno

T

C

T

S

partpart==

partpart

( ) int int==minus=2

1

2

1

ln12

T

T

T

TVVV TdC

T

dTCSSS∆

( ) int int==minus=2 2

ln12

T T

PP TdCdT

CSSS∆

PP

P

P T

STCodnosno

T

C

T

S

partpart==

partpart

( ) int int==minus=1 1

ln12T T

PPP TdCT

CSSS∆

VT T

P

V

S

partpart=

partpart

PT T

V

P

S

partpartminus=

partpart

int

partpartminus=minus=∆ dPT

VSSS

P12int

partpart=minus=∆ dVT

PSSS

V12

Maksveloverelacije

TV V

U

T

PTP

partpartminus

partpart=

sum=

minus=minus=∆n

iiimeš xnRSSS

112 ln Entropija mešanja

Termodinamičke jednačinestanja

TP P

H

T

VTV

partpart+

partpart=

stanja

WkS ln= k-Bolcmanova konstanta k=RNA=138middot10-23 JK

Helmholcova i Gipsova slobodna energija

TV V

S

T

P

=

partpart

partpart

dA=minus PdV minus SdT dG = VdP ndash SdT

TP P

S

T

V

minus=

partpart

partpart

PV

A

T

minus=

partpart

ST

A

V

minus=

partpart

T

ST

G

P

minus=

partpart

VP

G

T

=

partpart

pT

GTHG

+=part∆part∆∆ 2

)(

T

H

T

TG

p

∆part

∆part minus=

00 ln

P

PRTGG mmm +=

1 U termodinamici veličina čija vrednost zavisi samo odpočetnog i krajnjeg stanja sistema naziva se

1 termodinamička količina

2 funkcija puta

PITANJA

2 funkcija puta3 funkcija stanja4 adijabatska veličina5 ekstenzivna veličina

2 Koji od sledećih setova sadrži samo ekstenzivneveličine

1 mol zapremina pritisak2 H U V3 T P V4 gustina toplotni kapacitet tačka 4 gustina toplotni kapacitet tačka

ključanja5 površinski napon masa specifična

zapremina

3 Izraz za zapreminski rad je

1 -PspdV2 PspdV3 PV4 -PV4 -PV5 P(RT)

4 Sistem X prolazi kroz sledeće promeneX(P1V1T1)rarrW(P2V2T1)rarrZ(P2V2T2)rarrX(P1V1T1)

Čitav proces se naziva

1 Reverzibilni proces2 Ciklični proces ili ciklus3 Ciklični i reverzibilni proces4 Izohorski proces4 Izohorski proces5 Adijabatski proces

5 Koja od sledećih je ekstenzivna veličina

1 Temperatura2 Energija3 Pritisak4 Odnos mase i zapremine4 Odnos mase i zapremine5 Gustina

6 Jedna litar-atmosfera (Latm) je približnojednaka

1 192 J2 101 J3 981 J4 8314 J4 8314 J

7 Promena unutrašnje energije pri nekom procesune zavisi od

1 količine supstance u sistemu2 temperature3 puta kojim se proces dešava4 prirode supstance u sistemu4 prirode supstance u sistemu

8 Unutrašnja energija odrentildeene količine gasa uidealnom gasnom stanju zavisi od

1 temperature2 pritiska3 zapremine4 svih ovih faktora4 svih ovih faktora

9 Matematički izraz za entalpiju sistema je

1 U+PV2 U-PV3 P+∆U4 VdP4 VdP

10 Apsolutna vrednost U ne može da se odredizbog

1 ne posedovanja odgovarajuće aparature2 molekuli su suviše mali da bi mogli da se

izoluju3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni4 kompleksne molekulske strukture

11 ∆U je mera toplote razmenjene prikonstantnom

1 V2 T P3 T V4 T P V4 T P V

12 Unutrašnja energija ne uključuje

1 vibracionu energiju2 nuklearnu energiju konstituenata atoma3 energiju zbog gravitacionog dejstva4 potencijalnu energiju4 potencijalnu energiju5 kinetičku energiju

13Unutrašnja energija jednog mola gasa uidealnom gsnom stanju iznosi

1 32(RT)2 kT23 RT24 3kT24 3kT2

14 Korektan matematički izraz za I zakontermodinamike je

1 ∆H=∆U+P∆V2 q+w=∆U3 ∆U=q-w

plusmn ∆4 qplusmnw=∆U

15 Koji od sledećih izraza daje toplotni kapacitetjednog mola gasa pri konstantnom pritisku

1 dUdT2 dHdT3 dHdP4 dHdt4 dHdt5 dHmdT6 dUmdT

16 Ako je sistem A u termalnoj ravnoteži sa B i Bje u termalnoj ravnoteži sa C tada su

1 temperature A i C jednake2 toplotni sadržaji A i C jednaki3 A i C u hemijskoj ravnoteži4 ukupna energija A i C jednake4 ukupna energija A i C jednake

17 Šta je tačno za veličinu

1 to je funkcija stanja2 predstavlja koeficijent ekspanzije3 predstavlja toplotni kapacitet pti

kostantnoj zapremini

VT

U

partpart

kostantnoj zapremini4 predstavlja entalpiju

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

minus

=

minus=minus= 11)(

2

11

1

2112

VC

nR

VVVad V

VTC

T

TTCTTCw

Adijabatski zapreminski rad

2212

21

P

P

T

T

V

V

T

T

V

V

T

T R

C

R

CCR PV

V

=

=

=

Adijabatski procesi

112112 PTVTVT=

=

=

γγ

===

1

2

2

1 V

V

P

PconstPVPV VP CC

Jednačina adijabate

RTnUVPUH gas∆+∆=∆+∆=∆

2

12

2 T

TT

q

w minus=minus=η Efikasnost toplotne mašine

0gege dST

dqdS II zakon termodinamike-

Reverzibilni i ireverzibilni

rev SSSH

SSq

S ∆+∆=∆∆minus=∆==∆ sumν Ireverzibilni

1

2

1

212 lnln

V

VR

T

TCSSS V +=minus=∆

oksistotoki

iirev

sis SSST

HSS

T

qS ∆+∆=∆∆minus=∆==∆ sumν Ireverzibilni

1

2

1

212 lnln

P

PR

T

TCSSS p minus=minus=∆

tr

trtr T

HS

∆=∆ Fazni prelazi

VV

V

V T

STCodnosno

T

C

T

S

partpart==

partpart

( ) int int==minus=2

1

2

1

ln12

T

T

T

TVVV TdC

T

dTCSSS∆

( ) int int==minus=2 2

ln12

T T

PP TdCdT

CSSS∆

PP

P

P T

STCodnosno

T

C

T

S

partpart==

partpart

( ) int int==minus=1 1

ln12T T

PPP TdCT

CSSS∆

VT T

P

V

S

partpart=

partpart

PT T

V

P

S

partpartminus=

partpart

int

partpartminus=minus=∆ dPT

VSSS

P12int

partpart=minus=∆ dVT

PSSS

V12

Maksveloverelacije

TV V

U

T

PTP

partpartminus

partpart=

sum=

minus=minus=∆n

iiimeš xnRSSS

112 ln Entropija mešanja

Termodinamičke jednačinestanja

TP P

H

T

VTV

partpart+

partpart=

stanja

WkS ln= k-Bolcmanova konstanta k=RNA=138middot10-23 JK

Helmholcova i Gipsova slobodna energija

TV V

S

T

P

=

partpart

partpart

dA=minus PdV minus SdT dG = VdP ndash SdT

TP P

S

T

V

minus=

partpart

partpart

PV

A

T

minus=

partpart

ST

A

V

minus=

partpart

T

ST

G

P

minus=

partpart

VP

G

T

=

partpart

pT

GTHG

+=part∆part∆∆ 2

)(

T

H

T

TG

p

∆part

∆part minus=

00 ln

P

PRTGG mmm +=

1 U termodinamici veličina čija vrednost zavisi samo odpočetnog i krajnjeg stanja sistema naziva se

1 termodinamička količina

2 funkcija puta

PITANJA

2 funkcija puta3 funkcija stanja4 adijabatska veličina5 ekstenzivna veličina

2 Koji od sledećih setova sadrži samo ekstenzivneveličine

1 mol zapremina pritisak2 H U V3 T P V4 gustina toplotni kapacitet tačka 4 gustina toplotni kapacitet tačka

ključanja5 površinski napon masa specifična

zapremina

3 Izraz za zapreminski rad je

1 -PspdV2 PspdV3 PV4 -PV4 -PV5 P(RT)

4 Sistem X prolazi kroz sledeće promeneX(P1V1T1)rarrW(P2V2T1)rarrZ(P2V2T2)rarrX(P1V1T1)

Čitav proces se naziva

1 Reverzibilni proces2 Ciklični proces ili ciklus3 Ciklični i reverzibilni proces4 Izohorski proces4 Izohorski proces5 Adijabatski proces

5 Koja od sledećih je ekstenzivna veličina

1 Temperatura2 Energija3 Pritisak4 Odnos mase i zapremine4 Odnos mase i zapremine5 Gustina

6 Jedna litar-atmosfera (Latm) je približnojednaka

1 192 J2 101 J3 981 J4 8314 J4 8314 J

7 Promena unutrašnje energije pri nekom procesune zavisi od

1 količine supstance u sistemu2 temperature3 puta kojim se proces dešava4 prirode supstance u sistemu4 prirode supstance u sistemu

8 Unutrašnja energija odrentildeene količine gasa uidealnom gasnom stanju zavisi od

1 temperature2 pritiska3 zapremine4 svih ovih faktora4 svih ovih faktora

9 Matematički izraz za entalpiju sistema je

1 U+PV2 U-PV3 P+∆U4 VdP4 VdP

10 Apsolutna vrednost U ne može da se odredizbog

1 ne posedovanja odgovarajuće aparature2 molekuli su suviše mali da bi mogli da se

izoluju3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni4 kompleksne molekulske strukture

11 ∆U je mera toplote razmenjene prikonstantnom

1 V2 T P3 T V4 T P V4 T P V

12 Unutrašnja energija ne uključuje

1 vibracionu energiju2 nuklearnu energiju konstituenata atoma3 energiju zbog gravitacionog dejstva4 potencijalnu energiju4 potencijalnu energiju5 kinetičku energiju

13Unutrašnja energija jednog mola gasa uidealnom gsnom stanju iznosi

1 32(RT)2 kT23 RT24 3kT24 3kT2

14 Korektan matematički izraz za I zakontermodinamike je

1 ∆H=∆U+P∆V2 q+w=∆U3 ∆U=q-w

plusmn ∆4 qplusmnw=∆U

15 Koji od sledećih izraza daje toplotni kapacitetjednog mola gasa pri konstantnom pritisku

1 dUdT2 dHdT3 dHdP4 dHdt4 dHdt5 dHmdT6 dUmdT

16 Ako je sistem A u termalnoj ravnoteži sa B i Bje u termalnoj ravnoteži sa C tada su

1 temperature A i C jednake2 toplotni sadržaji A i C jednaki3 A i C u hemijskoj ravnoteži4 ukupna energija A i C jednake4 ukupna energija A i C jednake

17 Šta je tačno za veličinu

1 to je funkcija stanja2 predstavlja koeficijent ekspanzije3 predstavlja toplotni kapacitet pti

kostantnoj zapremini

VT

U

partpart

kostantnoj zapremini4 predstavlja entalpiju

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

2

12

2 T

TT

q

w minus=minus=η Efikasnost toplotne mašine

0gege dST

dqdS II zakon termodinamike-

Reverzibilni i ireverzibilni

rev SSSH

SSq

S ∆+∆=∆∆minus=∆==∆ sumν Ireverzibilni

1

2

1

212 lnln

V

VR

T

TCSSS V +=minus=∆

oksistotoki

iirev

sis SSST

HSS

T

qS ∆+∆=∆∆minus=∆==∆ sumν Ireverzibilni

1

2

1

212 lnln

P

PR

T

TCSSS p minus=minus=∆

tr

trtr T

HS

∆=∆ Fazni prelazi

VV

V

V T

STCodnosno

T

C

T

S

partpart==

partpart

( ) int int==minus=2

1

2

1

ln12

T

T

T

TVVV TdC

T

dTCSSS∆

( ) int int==minus=2 2

ln12

T T

PP TdCdT

CSSS∆

PP

P

P T

STCodnosno

T

C

T

S

partpart==

partpart

( ) int int==minus=1 1

ln12T T

PPP TdCT

CSSS∆

VT T

P

V

S

partpart=

partpart

PT T

V

P

S

partpartminus=

partpart

int

partpartminus=minus=∆ dPT

VSSS

P12int

partpart=minus=∆ dVT

PSSS

V12

Maksveloverelacije

TV V

U

T

PTP

partpartminus

partpart=

sum=

minus=minus=∆n

iiimeš xnRSSS

112 ln Entropija mešanja

Termodinamičke jednačinestanja

TP P

H

T

VTV

partpart+

partpart=

stanja

WkS ln= k-Bolcmanova konstanta k=RNA=138middot10-23 JK

Helmholcova i Gipsova slobodna energija

TV V

S

T

P

=

partpart

partpart

dA=minus PdV minus SdT dG = VdP ndash SdT

TP P

S

T

V

minus=

partpart

partpart

PV

A

T

minus=

partpart

ST

A

V

minus=

partpart

T

ST

G

P

minus=

partpart

VP

G

T

=

partpart

pT

GTHG

+=part∆part∆∆ 2

)(

T

H

T

TG

p

∆part

∆part minus=

00 ln

P

PRTGG mmm +=

1 U termodinamici veličina čija vrednost zavisi samo odpočetnog i krajnjeg stanja sistema naziva se

1 termodinamička količina

2 funkcija puta

PITANJA

2 funkcija puta3 funkcija stanja4 adijabatska veličina5 ekstenzivna veličina

2 Koji od sledećih setova sadrži samo ekstenzivneveličine

1 mol zapremina pritisak2 H U V3 T P V4 gustina toplotni kapacitet tačka 4 gustina toplotni kapacitet tačka

ključanja5 površinski napon masa specifična

zapremina

3 Izraz za zapreminski rad je

1 -PspdV2 PspdV3 PV4 -PV4 -PV5 P(RT)

4 Sistem X prolazi kroz sledeće promeneX(P1V1T1)rarrW(P2V2T1)rarrZ(P2V2T2)rarrX(P1V1T1)

Čitav proces se naziva

1 Reverzibilni proces2 Ciklični proces ili ciklus3 Ciklični i reverzibilni proces4 Izohorski proces4 Izohorski proces5 Adijabatski proces

5 Koja od sledećih je ekstenzivna veličina

1 Temperatura2 Energija3 Pritisak4 Odnos mase i zapremine4 Odnos mase i zapremine5 Gustina

6 Jedna litar-atmosfera (Latm) je približnojednaka

1 192 J2 101 J3 981 J4 8314 J4 8314 J

7 Promena unutrašnje energije pri nekom procesune zavisi od

1 količine supstance u sistemu2 temperature3 puta kojim se proces dešava4 prirode supstance u sistemu4 prirode supstance u sistemu

8 Unutrašnja energija odrentildeene količine gasa uidealnom gasnom stanju zavisi od

1 temperature2 pritiska3 zapremine4 svih ovih faktora4 svih ovih faktora

9 Matematički izraz za entalpiju sistema je

1 U+PV2 U-PV3 P+∆U4 VdP4 VdP

10 Apsolutna vrednost U ne može da se odredizbog

1 ne posedovanja odgovarajuće aparature2 molekuli su suviše mali da bi mogli da se

izoluju3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni4 kompleksne molekulske strukture

11 ∆U je mera toplote razmenjene prikonstantnom

1 V2 T P3 T V4 T P V4 T P V

12 Unutrašnja energija ne uključuje

1 vibracionu energiju2 nuklearnu energiju konstituenata atoma3 energiju zbog gravitacionog dejstva4 potencijalnu energiju4 potencijalnu energiju5 kinetičku energiju

13Unutrašnja energija jednog mola gasa uidealnom gsnom stanju iznosi

1 32(RT)2 kT23 RT24 3kT24 3kT2

14 Korektan matematički izraz za I zakontermodinamike je

1 ∆H=∆U+P∆V2 q+w=∆U3 ∆U=q-w

plusmn ∆4 qplusmnw=∆U

15 Koji od sledećih izraza daje toplotni kapacitetjednog mola gasa pri konstantnom pritisku

1 dUdT2 dHdT3 dHdP4 dHdt4 dHdt5 dHmdT6 dUmdT

16 Ako je sistem A u termalnoj ravnoteži sa B i Bje u termalnoj ravnoteži sa C tada su

1 temperature A i C jednake2 toplotni sadržaji A i C jednaki3 A i C u hemijskoj ravnoteži4 ukupna energija A i C jednake4 ukupna energija A i C jednake

17 Šta je tačno za veličinu

1 to je funkcija stanja2 predstavlja koeficijent ekspanzije3 predstavlja toplotni kapacitet pti

kostantnoj zapremini

VT

U

partpart

kostantnoj zapremini4 predstavlja entalpiju

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

VV

V

V T

STCodnosno

T

C

T

S

partpart==

partpart

( ) int int==minus=2

1

2

1

ln12

T

T

T

TVVV TdC

T

dTCSSS∆

( ) int int==minus=2 2

ln12

T T

PP TdCdT

CSSS∆

PP

P

P T

STCodnosno

T

C

T

S

partpart==

partpart

( ) int int==minus=1 1

ln12T T

PPP TdCT

CSSS∆

VT T

P

V

S

partpart=

partpart

PT T

V

P

S

partpartminus=

partpart

int

partpartminus=minus=∆ dPT

VSSS

P12int

partpart=minus=∆ dVT

PSSS

V12

Maksveloverelacije

TV V

U

T

PTP

partpartminus

partpart=

sum=

minus=minus=∆n

iiimeš xnRSSS

112 ln Entropija mešanja

Termodinamičke jednačinestanja

TP P

H

T

VTV

partpart+

partpart=

stanja

WkS ln= k-Bolcmanova konstanta k=RNA=138middot10-23 JK

Helmholcova i Gipsova slobodna energija

TV V

S

T

P

=

partpart

partpart

dA=minus PdV minus SdT dG = VdP ndash SdT

TP P

S

T

V

minus=

partpart

partpart

PV

A

T

minus=

partpart

ST

A

V

minus=

partpart

T

ST

G

P

minus=

partpart

VP

G

T

=

partpart

pT

GTHG

+=part∆part∆∆ 2

)(

T

H

T

TG

p

∆part

∆part minus=

00 ln

P

PRTGG mmm +=

1 U termodinamici veličina čija vrednost zavisi samo odpočetnog i krajnjeg stanja sistema naziva se

1 termodinamička količina

2 funkcija puta

PITANJA

2 funkcija puta3 funkcija stanja4 adijabatska veličina5 ekstenzivna veličina

2 Koji od sledećih setova sadrži samo ekstenzivneveličine

1 mol zapremina pritisak2 H U V3 T P V4 gustina toplotni kapacitet tačka 4 gustina toplotni kapacitet tačka

ključanja5 površinski napon masa specifična

zapremina

3 Izraz za zapreminski rad je

1 -PspdV2 PspdV3 PV4 -PV4 -PV5 P(RT)

4 Sistem X prolazi kroz sledeće promeneX(P1V1T1)rarrW(P2V2T1)rarrZ(P2V2T2)rarrX(P1V1T1)

Čitav proces se naziva

1 Reverzibilni proces2 Ciklični proces ili ciklus3 Ciklični i reverzibilni proces4 Izohorski proces4 Izohorski proces5 Adijabatski proces

5 Koja od sledećih je ekstenzivna veličina

1 Temperatura2 Energija3 Pritisak4 Odnos mase i zapremine4 Odnos mase i zapremine5 Gustina

6 Jedna litar-atmosfera (Latm) je približnojednaka

1 192 J2 101 J3 981 J4 8314 J4 8314 J

7 Promena unutrašnje energije pri nekom procesune zavisi od

1 količine supstance u sistemu2 temperature3 puta kojim se proces dešava4 prirode supstance u sistemu4 prirode supstance u sistemu

8 Unutrašnja energija odrentildeene količine gasa uidealnom gasnom stanju zavisi od

1 temperature2 pritiska3 zapremine4 svih ovih faktora4 svih ovih faktora

9 Matematički izraz za entalpiju sistema je

1 U+PV2 U-PV3 P+∆U4 VdP4 VdP

10 Apsolutna vrednost U ne može da se odredizbog

1 ne posedovanja odgovarajuće aparature2 molekuli su suviše mali da bi mogli da se

izoluju3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni4 kompleksne molekulske strukture

11 ∆U je mera toplote razmenjene prikonstantnom

1 V2 T P3 T V4 T P V4 T P V

12 Unutrašnja energija ne uključuje

1 vibracionu energiju2 nuklearnu energiju konstituenata atoma3 energiju zbog gravitacionog dejstva4 potencijalnu energiju4 potencijalnu energiju5 kinetičku energiju

13Unutrašnja energija jednog mola gasa uidealnom gsnom stanju iznosi

1 32(RT)2 kT23 RT24 3kT24 3kT2

14 Korektan matematički izraz za I zakontermodinamike je

1 ∆H=∆U+P∆V2 q+w=∆U3 ∆U=q-w

plusmn ∆4 qplusmnw=∆U

15 Koji od sledećih izraza daje toplotni kapacitetjednog mola gasa pri konstantnom pritisku

1 dUdT2 dHdT3 dHdP4 dHdt4 dHdt5 dHmdT6 dUmdT

16 Ako je sistem A u termalnoj ravnoteži sa B i Bje u termalnoj ravnoteži sa C tada su

1 temperature A i C jednake2 toplotni sadržaji A i C jednaki3 A i C u hemijskoj ravnoteži4 ukupna energija A i C jednake4 ukupna energija A i C jednake

17 Šta je tačno za veličinu

1 to je funkcija stanja2 predstavlja koeficijent ekspanzije3 predstavlja toplotni kapacitet pti

kostantnoj zapremini

VT

U

partpart

kostantnoj zapremini4 predstavlja entalpiju

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

TV V

U

T

PTP

partpartminus

partpart=

sum=

minus=minus=∆n

iiimeš xnRSSS

112 ln Entropija mešanja

Termodinamičke jednačinestanja

TP P

H

T

VTV

partpart+

partpart=

stanja

WkS ln= k-Bolcmanova konstanta k=RNA=138middot10-23 JK

Helmholcova i Gipsova slobodna energija

TV V

S

T

P

=

partpart

partpart

dA=minus PdV minus SdT dG = VdP ndash SdT

TP P

S

T

V

minus=

partpart

partpart

PV

A

T

minus=

partpart

ST

A

V

minus=

partpart

T

ST

G

P

minus=

partpart

VP

G

T

=

partpart

pT

GTHG

+=part∆part∆∆ 2

)(

T

H

T

TG

p

∆part

∆part minus=

00 ln

P

PRTGG mmm +=

1 U termodinamici veličina čija vrednost zavisi samo odpočetnog i krajnjeg stanja sistema naziva se

1 termodinamička količina

2 funkcija puta

PITANJA

2 funkcija puta3 funkcija stanja4 adijabatska veličina5 ekstenzivna veličina

2 Koji od sledećih setova sadrži samo ekstenzivneveličine

1 mol zapremina pritisak2 H U V3 T P V4 gustina toplotni kapacitet tačka 4 gustina toplotni kapacitet tačka

ključanja5 površinski napon masa specifična

zapremina

3 Izraz za zapreminski rad je

1 -PspdV2 PspdV3 PV4 -PV4 -PV5 P(RT)

4 Sistem X prolazi kroz sledeće promeneX(P1V1T1)rarrW(P2V2T1)rarrZ(P2V2T2)rarrX(P1V1T1)

Čitav proces se naziva

1 Reverzibilni proces2 Ciklični proces ili ciklus3 Ciklični i reverzibilni proces4 Izohorski proces4 Izohorski proces5 Adijabatski proces

5 Koja od sledećih je ekstenzivna veličina

1 Temperatura2 Energija3 Pritisak4 Odnos mase i zapremine4 Odnos mase i zapremine5 Gustina

6 Jedna litar-atmosfera (Latm) je približnojednaka

1 192 J2 101 J3 981 J4 8314 J4 8314 J

7 Promena unutrašnje energije pri nekom procesune zavisi od

1 količine supstance u sistemu2 temperature3 puta kojim se proces dešava4 prirode supstance u sistemu4 prirode supstance u sistemu

8 Unutrašnja energija odrentildeene količine gasa uidealnom gasnom stanju zavisi od

1 temperature2 pritiska3 zapremine4 svih ovih faktora4 svih ovih faktora

9 Matematički izraz za entalpiju sistema je

1 U+PV2 U-PV3 P+∆U4 VdP4 VdP

10 Apsolutna vrednost U ne može da se odredizbog

1 ne posedovanja odgovarajuće aparature2 molekuli su suviše mali da bi mogli da se

izoluju3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni4 kompleksne molekulske strukture

11 ∆U je mera toplote razmenjene prikonstantnom

1 V2 T P3 T V4 T P V4 T P V

12 Unutrašnja energija ne uključuje

1 vibracionu energiju2 nuklearnu energiju konstituenata atoma3 energiju zbog gravitacionog dejstva4 potencijalnu energiju4 potencijalnu energiju5 kinetičku energiju

13Unutrašnja energija jednog mola gasa uidealnom gsnom stanju iznosi

1 32(RT)2 kT23 RT24 3kT24 3kT2

14 Korektan matematički izraz za I zakontermodinamike je

1 ∆H=∆U+P∆V2 q+w=∆U3 ∆U=q-w

plusmn ∆4 qplusmnw=∆U

15 Koji od sledećih izraza daje toplotni kapacitetjednog mola gasa pri konstantnom pritisku

1 dUdT2 dHdT3 dHdP4 dHdt4 dHdt5 dHmdT6 dUmdT

16 Ako je sistem A u termalnoj ravnoteži sa B i Bje u termalnoj ravnoteži sa C tada su

1 temperature A i C jednake2 toplotni sadržaji A i C jednaki3 A i C u hemijskoj ravnoteži4 ukupna energija A i C jednake4 ukupna energija A i C jednake

17 Šta je tačno za veličinu

1 to je funkcija stanja2 predstavlja koeficijent ekspanzije3 predstavlja toplotni kapacitet pti

kostantnoj zapremini

VT

U

partpart

kostantnoj zapremini4 predstavlja entalpiju

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Helmholcova i Gipsova slobodna energija

TV V

S

T

P

=

partpart

partpart

dA=minus PdV minus SdT dG = VdP ndash SdT

TP P

S

T

V

minus=

partpart

partpart

PV

A

T

minus=

partpart

ST

A

V

minus=

partpart

T

ST

G

P

minus=

partpart

VP

G

T

=

partpart

pT

GTHG

+=part∆part∆∆ 2

)(

T

H

T

TG

p

∆part

∆part minus=

00 ln

P

PRTGG mmm +=

1 U termodinamici veličina čija vrednost zavisi samo odpočetnog i krajnjeg stanja sistema naziva se

1 termodinamička količina

2 funkcija puta

PITANJA

2 funkcija puta3 funkcija stanja4 adijabatska veličina5 ekstenzivna veličina

2 Koji od sledećih setova sadrži samo ekstenzivneveličine

1 mol zapremina pritisak2 H U V3 T P V4 gustina toplotni kapacitet tačka 4 gustina toplotni kapacitet tačka

ključanja5 površinski napon masa specifična

zapremina

3 Izraz za zapreminski rad je

1 -PspdV2 PspdV3 PV4 -PV4 -PV5 P(RT)

4 Sistem X prolazi kroz sledeće promeneX(P1V1T1)rarrW(P2V2T1)rarrZ(P2V2T2)rarrX(P1V1T1)

Čitav proces se naziva

1 Reverzibilni proces2 Ciklični proces ili ciklus3 Ciklični i reverzibilni proces4 Izohorski proces4 Izohorski proces5 Adijabatski proces

5 Koja od sledećih je ekstenzivna veličina

1 Temperatura2 Energija3 Pritisak4 Odnos mase i zapremine4 Odnos mase i zapremine5 Gustina

6 Jedna litar-atmosfera (Latm) je približnojednaka

1 192 J2 101 J3 981 J4 8314 J4 8314 J

7 Promena unutrašnje energije pri nekom procesune zavisi od

1 količine supstance u sistemu2 temperature3 puta kojim se proces dešava4 prirode supstance u sistemu4 prirode supstance u sistemu

8 Unutrašnja energija odrentildeene količine gasa uidealnom gasnom stanju zavisi od

1 temperature2 pritiska3 zapremine4 svih ovih faktora4 svih ovih faktora

9 Matematički izraz za entalpiju sistema je

1 U+PV2 U-PV3 P+∆U4 VdP4 VdP

10 Apsolutna vrednost U ne može da se odredizbog

1 ne posedovanja odgovarajuće aparature2 molekuli su suviše mali da bi mogli da se

izoluju3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni4 kompleksne molekulske strukture

11 ∆U je mera toplote razmenjene prikonstantnom

1 V2 T P3 T V4 T P V4 T P V

12 Unutrašnja energija ne uključuje

1 vibracionu energiju2 nuklearnu energiju konstituenata atoma3 energiju zbog gravitacionog dejstva4 potencijalnu energiju4 potencijalnu energiju5 kinetičku energiju

13Unutrašnja energija jednog mola gasa uidealnom gsnom stanju iznosi

1 32(RT)2 kT23 RT24 3kT24 3kT2

14 Korektan matematički izraz za I zakontermodinamike je

1 ∆H=∆U+P∆V2 q+w=∆U3 ∆U=q-w

plusmn ∆4 qplusmnw=∆U

15 Koji od sledećih izraza daje toplotni kapacitetjednog mola gasa pri konstantnom pritisku

1 dUdT2 dHdT3 dHdP4 dHdt4 dHdt5 dHmdT6 dUmdT

16 Ako je sistem A u termalnoj ravnoteži sa B i Bje u termalnoj ravnoteži sa C tada su

1 temperature A i C jednake2 toplotni sadržaji A i C jednaki3 A i C u hemijskoj ravnoteži4 ukupna energija A i C jednake4 ukupna energija A i C jednake

17 Šta je tačno za veličinu

1 to je funkcija stanja2 predstavlja koeficijent ekspanzije3 predstavlja toplotni kapacitet pti

kostantnoj zapremini

VT

U

partpart

kostantnoj zapremini4 predstavlja entalpiju

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

1 U termodinamici veličina čija vrednost zavisi samo odpočetnog i krajnjeg stanja sistema naziva se

1 termodinamička količina

2 funkcija puta

PITANJA

2 funkcija puta3 funkcija stanja4 adijabatska veličina5 ekstenzivna veličina

2 Koji od sledećih setova sadrži samo ekstenzivneveličine

1 mol zapremina pritisak2 H U V3 T P V4 gustina toplotni kapacitet tačka 4 gustina toplotni kapacitet tačka

ključanja5 površinski napon masa specifična

zapremina

3 Izraz za zapreminski rad je

1 -PspdV2 PspdV3 PV4 -PV4 -PV5 P(RT)

4 Sistem X prolazi kroz sledeće promeneX(P1V1T1)rarrW(P2V2T1)rarrZ(P2V2T2)rarrX(P1V1T1)

Čitav proces se naziva

1 Reverzibilni proces2 Ciklični proces ili ciklus3 Ciklični i reverzibilni proces4 Izohorski proces4 Izohorski proces5 Adijabatski proces

5 Koja od sledećih je ekstenzivna veličina

1 Temperatura2 Energija3 Pritisak4 Odnos mase i zapremine4 Odnos mase i zapremine5 Gustina

6 Jedna litar-atmosfera (Latm) je približnojednaka

1 192 J2 101 J3 981 J4 8314 J4 8314 J

7 Promena unutrašnje energije pri nekom procesune zavisi od

1 količine supstance u sistemu2 temperature3 puta kojim se proces dešava4 prirode supstance u sistemu4 prirode supstance u sistemu

8 Unutrašnja energija odrentildeene količine gasa uidealnom gasnom stanju zavisi od

1 temperature2 pritiska3 zapremine4 svih ovih faktora4 svih ovih faktora

9 Matematički izraz za entalpiju sistema je

1 U+PV2 U-PV3 P+∆U4 VdP4 VdP

10 Apsolutna vrednost U ne može da se odredizbog

1 ne posedovanja odgovarajuće aparature2 molekuli su suviše mali da bi mogli da se

izoluju3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni4 kompleksne molekulske strukture

11 ∆U je mera toplote razmenjene prikonstantnom

1 V2 T P3 T V4 T P V4 T P V

12 Unutrašnja energija ne uključuje

1 vibracionu energiju2 nuklearnu energiju konstituenata atoma3 energiju zbog gravitacionog dejstva4 potencijalnu energiju4 potencijalnu energiju5 kinetičku energiju

13Unutrašnja energija jednog mola gasa uidealnom gsnom stanju iznosi

1 32(RT)2 kT23 RT24 3kT24 3kT2

14 Korektan matematički izraz za I zakontermodinamike je

1 ∆H=∆U+P∆V2 q+w=∆U3 ∆U=q-w

plusmn ∆4 qplusmnw=∆U

15 Koji od sledećih izraza daje toplotni kapacitetjednog mola gasa pri konstantnom pritisku

1 dUdT2 dHdT3 dHdP4 dHdt4 dHdt5 dHmdT6 dUmdT

16 Ako je sistem A u termalnoj ravnoteži sa B i Bje u termalnoj ravnoteži sa C tada su

1 temperature A i C jednake2 toplotni sadržaji A i C jednaki3 A i C u hemijskoj ravnoteži4 ukupna energija A i C jednake4 ukupna energija A i C jednake

17 Šta je tačno za veličinu

1 to je funkcija stanja2 predstavlja koeficijent ekspanzije3 predstavlja toplotni kapacitet pti

kostantnoj zapremini

VT

U

partpart

kostantnoj zapremini4 predstavlja entalpiju

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

2 Koji od sledećih setova sadrži samo ekstenzivneveličine

1 mol zapremina pritisak2 H U V3 T P V4 gustina toplotni kapacitet tačka 4 gustina toplotni kapacitet tačka

ključanja5 površinski napon masa specifična

zapremina

3 Izraz za zapreminski rad je

1 -PspdV2 PspdV3 PV4 -PV4 -PV5 P(RT)

4 Sistem X prolazi kroz sledeće promeneX(P1V1T1)rarrW(P2V2T1)rarrZ(P2V2T2)rarrX(P1V1T1)

Čitav proces se naziva

1 Reverzibilni proces2 Ciklični proces ili ciklus3 Ciklični i reverzibilni proces4 Izohorski proces4 Izohorski proces5 Adijabatski proces

5 Koja od sledećih je ekstenzivna veličina

1 Temperatura2 Energija3 Pritisak4 Odnos mase i zapremine4 Odnos mase i zapremine5 Gustina

6 Jedna litar-atmosfera (Latm) je približnojednaka

1 192 J2 101 J3 981 J4 8314 J4 8314 J

7 Promena unutrašnje energije pri nekom procesune zavisi od

1 količine supstance u sistemu2 temperature3 puta kojim se proces dešava4 prirode supstance u sistemu4 prirode supstance u sistemu

8 Unutrašnja energija odrentildeene količine gasa uidealnom gasnom stanju zavisi od

1 temperature2 pritiska3 zapremine4 svih ovih faktora4 svih ovih faktora

9 Matematički izraz za entalpiju sistema je

1 U+PV2 U-PV3 P+∆U4 VdP4 VdP

10 Apsolutna vrednost U ne može da se odredizbog

1 ne posedovanja odgovarajuće aparature2 molekuli su suviše mali da bi mogli da se

izoluju3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni4 kompleksne molekulske strukture

11 ∆U je mera toplote razmenjene prikonstantnom

1 V2 T P3 T V4 T P V4 T P V

12 Unutrašnja energija ne uključuje

1 vibracionu energiju2 nuklearnu energiju konstituenata atoma3 energiju zbog gravitacionog dejstva4 potencijalnu energiju4 potencijalnu energiju5 kinetičku energiju

13Unutrašnja energija jednog mola gasa uidealnom gsnom stanju iznosi

1 32(RT)2 kT23 RT24 3kT24 3kT2

14 Korektan matematički izraz za I zakontermodinamike je

1 ∆H=∆U+P∆V2 q+w=∆U3 ∆U=q-w

plusmn ∆4 qplusmnw=∆U

15 Koji od sledećih izraza daje toplotni kapacitetjednog mola gasa pri konstantnom pritisku

1 dUdT2 dHdT3 dHdP4 dHdt4 dHdt5 dHmdT6 dUmdT

16 Ako je sistem A u termalnoj ravnoteži sa B i Bje u termalnoj ravnoteži sa C tada su

1 temperature A i C jednake2 toplotni sadržaji A i C jednaki3 A i C u hemijskoj ravnoteži4 ukupna energija A i C jednake4 ukupna energija A i C jednake

17 Šta je tačno za veličinu

1 to je funkcija stanja2 predstavlja koeficijent ekspanzije3 predstavlja toplotni kapacitet pti

kostantnoj zapremini

VT

U

partpart

kostantnoj zapremini4 predstavlja entalpiju

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

3 Izraz za zapreminski rad je

1 -PspdV2 PspdV3 PV4 -PV4 -PV5 P(RT)

4 Sistem X prolazi kroz sledeće promeneX(P1V1T1)rarrW(P2V2T1)rarrZ(P2V2T2)rarrX(P1V1T1)

Čitav proces se naziva

1 Reverzibilni proces2 Ciklični proces ili ciklus3 Ciklični i reverzibilni proces4 Izohorski proces4 Izohorski proces5 Adijabatski proces

5 Koja od sledećih je ekstenzivna veličina

1 Temperatura2 Energija3 Pritisak4 Odnos mase i zapremine4 Odnos mase i zapremine5 Gustina

6 Jedna litar-atmosfera (Latm) je približnojednaka

1 192 J2 101 J3 981 J4 8314 J4 8314 J

7 Promena unutrašnje energije pri nekom procesune zavisi od

1 količine supstance u sistemu2 temperature3 puta kojim se proces dešava4 prirode supstance u sistemu4 prirode supstance u sistemu

8 Unutrašnja energija odrentildeene količine gasa uidealnom gasnom stanju zavisi od

1 temperature2 pritiska3 zapremine4 svih ovih faktora4 svih ovih faktora

9 Matematički izraz za entalpiju sistema je

1 U+PV2 U-PV3 P+∆U4 VdP4 VdP

10 Apsolutna vrednost U ne može da se odredizbog

1 ne posedovanja odgovarajuće aparature2 molekuli su suviše mali da bi mogli da se

izoluju3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni4 kompleksne molekulske strukture

11 ∆U je mera toplote razmenjene prikonstantnom

1 V2 T P3 T V4 T P V4 T P V

12 Unutrašnja energija ne uključuje

1 vibracionu energiju2 nuklearnu energiju konstituenata atoma3 energiju zbog gravitacionog dejstva4 potencijalnu energiju4 potencijalnu energiju5 kinetičku energiju

13Unutrašnja energija jednog mola gasa uidealnom gsnom stanju iznosi

1 32(RT)2 kT23 RT24 3kT24 3kT2

14 Korektan matematički izraz za I zakontermodinamike je

1 ∆H=∆U+P∆V2 q+w=∆U3 ∆U=q-w

plusmn ∆4 qplusmnw=∆U

15 Koji od sledećih izraza daje toplotni kapacitetjednog mola gasa pri konstantnom pritisku

1 dUdT2 dHdT3 dHdP4 dHdt4 dHdt5 dHmdT6 dUmdT

16 Ako je sistem A u termalnoj ravnoteži sa B i Bje u termalnoj ravnoteži sa C tada su

1 temperature A i C jednake2 toplotni sadržaji A i C jednaki3 A i C u hemijskoj ravnoteži4 ukupna energija A i C jednake4 ukupna energija A i C jednake

17 Šta je tačno za veličinu

1 to je funkcija stanja2 predstavlja koeficijent ekspanzije3 predstavlja toplotni kapacitet pti

kostantnoj zapremini

VT

U

partpart

kostantnoj zapremini4 predstavlja entalpiju

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

4 Sistem X prolazi kroz sledeće promeneX(P1V1T1)rarrW(P2V2T1)rarrZ(P2V2T2)rarrX(P1V1T1)

Čitav proces se naziva

1 Reverzibilni proces2 Ciklični proces ili ciklus3 Ciklični i reverzibilni proces4 Izohorski proces4 Izohorski proces5 Adijabatski proces

5 Koja od sledećih je ekstenzivna veličina

1 Temperatura2 Energija3 Pritisak4 Odnos mase i zapremine4 Odnos mase i zapremine5 Gustina

6 Jedna litar-atmosfera (Latm) je približnojednaka

1 192 J2 101 J3 981 J4 8314 J4 8314 J

7 Promena unutrašnje energije pri nekom procesune zavisi od

1 količine supstance u sistemu2 temperature3 puta kojim se proces dešava4 prirode supstance u sistemu4 prirode supstance u sistemu

8 Unutrašnja energija odrentildeene količine gasa uidealnom gasnom stanju zavisi od

1 temperature2 pritiska3 zapremine4 svih ovih faktora4 svih ovih faktora

9 Matematički izraz za entalpiju sistema je

1 U+PV2 U-PV3 P+∆U4 VdP4 VdP

10 Apsolutna vrednost U ne može da se odredizbog

1 ne posedovanja odgovarajuće aparature2 molekuli su suviše mali da bi mogli da se

izoluju3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni4 kompleksne molekulske strukture

11 ∆U je mera toplote razmenjene prikonstantnom

1 V2 T P3 T V4 T P V4 T P V

12 Unutrašnja energija ne uključuje

1 vibracionu energiju2 nuklearnu energiju konstituenata atoma3 energiju zbog gravitacionog dejstva4 potencijalnu energiju4 potencijalnu energiju5 kinetičku energiju

13Unutrašnja energija jednog mola gasa uidealnom gsnom stanju iznosi

1 32(RT)2 kT23 RT24 3kT24 3kT2

14 Korektan matematički izraz za I zakontermodinamike je

1 ∆H=∆U+P∆V2 q+w=∆U3 ∆U=q-w

plusmn ∆4 qplusmnw=∆U

15 Koji od sledećih izraza daje toplotni kapacitetjednog mola gasa pri konstantnom pritisku

1 dUdT2 dHdT3 dHdP4 dHdt4 dHdt5 dHmdT6 dUmdT

16 Ako je sistem A u termalnoj ravnoteži sa B i Bje u termalnoj ravnoteži sa C tada su

1 temperature A i C jednake2 toplotni sadržaji A i C jednaki3 A i C u hemijskoj ravnoteži4 ukupna energija A i C jednake4 ukupna energija A i C jednake

17 Šta je tačno za veličinu

1 to je funkcija stanja2 predstavlja koeficijent ekspanzije3 predstavlja toplotni kapacitet pti

kostantnoj zapremini

VT

U

partpart

kostantnoj zapremini4 predstavlja entalpiju

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

5 Koja od sledećih je ekstenzivna veličina

1 Temperatura2 Energija3 Pritisak4 Odnos mase i zapremine4 Odnos mase i zapremine5 Gustina

6 Jedna litar-atmosfera (Latm) je približnojednaka

1 192 J2 101 J3 981 J4 8314 J4 8314 J

7 Promena unutrašnje energije pri nekom procesune zavisi od

1 količine supstance u sistemu2 temperature3 puta kojim se proces dešava4 prirode supstance u sistemu4 prirode supstance u sistemu

8 Unutrašnja energija odrentildeene količine gasa uidealnom gasnom stanju zavisi od

1 temperature2 pritiska3 zapremine4 svih ovih faktora4 svih ovih faktora

9 Matematički izraz za entalpiju sistema je

1 U+PV2 U-PV3 P+∆U4 VdP4 VdP

10 Apsolutna vrednost U ne može da se odredizbog

1 ne posedovanja odgovarajuće aparature2 molekuli su suviše mali da bi mogli da se

izoluju3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni4 kompleksne molekulske strukture

11 ∆U je mera toplote razmenjene prikonstantnom

1 V2 T P3 T V4 T P V4 T P V

12 Unutrašnja energija ne uključuje

1 vibracionu energiju2 nuklearnu energiju konstituenata atoma3 energiju zbog gravitacionog dejstva4 potencijalnu energiju4 potencijalnu energiju5 kinetičku energiju

13Unutrašnja energija jednog mola gasa uidealnom gsnom stanju iznosi

1 32(RT)2 kT23 RT24 3kT24 3kT2

14 Korektan matematički izraz za I zakontermodinamike je

1 ∆H=∆U+P∆V2 q+w=∆U3 ∆U=q-w

plusmn ∆4 qplusmnw=∆U

15 Koji od sledećih izraza daje toplotni kapacitetjednog mola gasa pri konstantnom pritisku

1 dUdT2 dHdT3 dHdP4 dHdt4 dHdt5 dHmdT6 dUmdT

16 Ako je sistem A u termalnoj ravnoteži sa B i Bje u termalnoj ravnoteži sa C tada su

1 temperature A i C jednake2 toplotni sadržaji A i C jednaki3 A i C u hemijskoj ravnoteži4 ukupna energija A i C jednake4 ukupna energija A i C jednake

17 Šta je tačno za veličinu

1 to je funkcija stanja2 predstavlja koeficijent ekspanzije3 predstavlja toplotni kapacitet pti

kostantnoj zapremini

VT

U

partpart

kostantnoj zapremini4 predstavlja entalpiju

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

6 Jedna litar-atmosfera (Latm) je približnojednaka

1 192 J2 101 J3 981 J4 8314 J4 8314 J

7 Promena unutrašnje energije pri nekom procesune zavisi od

1 količine supstance u sistemu2 temperature3 puta kojim se proces dešava4 prirode supstance u sistemu4 prirode supstance u sistemu

8 Unutrašnja energija odrentildeene količine gasa uidealnom gasnom stanju zavisi od

1 temperature2 pritiska3 zapremine4 svih ovih faktora4 svih ovih faktora

9 Matematički izraz za entalpiju sistema je

1 U+PV2 U-PV3 P+∆U4 VdP4 VdP

10 Apsolutna vrednost U ne može da se odredizbog

1 ne posedovanja odgovarajuće aparature2 molekuli su suviše mali da bi mogli da se

izoluju3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni4 kompleksne molekulske strukture

11 ∆U je mera toplote razmenjene prikonstantnom

1 V2 T P3 T V4 T P V4 T P V

12 Unutrašnja energija ne uključuje

1 vibracionu energiju2 nuklearnu energiju konstituenata atoma3 energiju zbog gravitacionog dejstva4 potencijalnu energiju4 potencijalnu energiju5 kinetičku energiju

13Unutrašnja energija jednog mola gasa uidealnom gsnom stanju iznosi

1 32(RT)2 kT23 RT24 3kT24 3kT2

14 Korektan matematički izraz za I zakontermodinamike je

1 ∆H=∆U+P∆V2 q+w=∆U3 ∆U=q-w

plusmn ∆4 qplusmnw=∆U

15 Koji od sledećih izraza daje toplotni kapacitetjednog mola gasa pri konstantnom pritisku

1 dUdT2 dHdT3 dHdP4 dHdt4 dHdt5 dHmdT6 dUmdT

16 Ako je sistem A u termalnoj ravnoteži sa B i Bje u termalnoj ravnoteži sa C tada su

1 temperature A i C jednake2 toplotni sadržaji A i C jednaki3 A i C u hemijskoj ravnoteži4 ukupna energija A i C jednake4 ukupna energija A i C jednake

17 Šta je tačno za veličinu

1 to je funkcija stanja2 predstavlja koeficijent ekspanzije3 predstavlja toplotni kapacitet pti

kostantnoj zapremini

VT

U

partpart

kostantnoj zapremini4 predstavlja entalpiju

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

7 Promena unutrašnje energije pri nekom procesune zavisi od

1 količine supstance u sistemu2 temperature3 puta kojim se proces dešava4 prirode supstance u sistemu4 prirode supstance u sistemu

8 Unutrašnja energija odrentildeene količine gasa uidealnom gasnom stanju zavisi od

1 temperature2 pritiska3 zapremine4 svih ovih faktora4 svih ovih faktora

9 Matematički izraz za entalpiju sistema je

1 U+PV2 U-PV3 P+∆U4 VdP4 VdP

10 Apsolutna vrednost U ne može da se odredizbog

1 ne posedovanja odgovarajuće aparature2 molekuli su suviše mali da bi mogli da se

izoluju3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni4 kompleksne molekulske strukture

11 ∆U je mera toplote razmenjene prikonstantnom

1 V2 T P3 T V4 T P V4 T P V

12 Unutrašnja energija ne uključuje

1 vibracionu energiju2 nuklearnu energiju konstituenata atoma3 energiju zbog gravitacionog dejstva4 potencijalnu energiju4 potencijalnu energiju5 kinetičku energiju

13Unutrašnja energija jednog mola gasa uidealnom gsnom stanju iznosi

1 32(RT)2 kT23 RT24 3kT24 3kT2

14 Korektan matematički izraz za I zakontermodinamike je

1 ∆H=∆U+P∆V2 q+w=∆U3 ∆U=q-w

plusmn ∆4 qplusmnw=∆U

15 Koji od sledećih izraza daje toplotni kapacitetjednog mola gasa pri konstantnom pritisku

1 dUdT2 dHdT3 dHdP4 dHdt4 dHdt5 dHmdT6 dUmdT

16 Ako je sistem A u termalnoj ravnoteži sa B i Bje u termalnoj ravnoteži sa C tada su

1 temperature A i C jednake2 toplotni sadržaji A i C jednaki3 A i C u hemijskoj ravnoteži4 ukupna energija A i C jednake4 ukupna energija A i C jednake

17 Šta je tačno za veličinu

1 to je funkcija stanja2 predstavlja koeficijent ekspanzije3 predstavlja toplotni kapacitet pti

kostantnoj zapremini

VT

U

partpart

kostantnoj zapremini4 predstavlja entalpiju

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

8 Unutrašnja energija odrentildeene količine gasa uidealnom gasnom stanju zavisi od

1 temperature2 pritiska3 zapremine4 svih ovih faktora4 svih ovih faktora

9 Matematički izraz za entalpiju sistema je

1 U+PV2 U-PV3 P+∆U4 VdP4 VdP

10 Apsolutna vrednost U ne može da se odredizbog

1 ne posedovanja odgovarajuće aparature2 molekuli su suviše mali da bi mogli da se

izoluju3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni4 kompleksne molekulske strukture

11 ∆U je mera toplote razmenjene prikonstantnom

1 V2 T P3 T V4 T P V4 T P V

12 Unutrašnja energija ne uključuje

1 vibracionu energiju2 nuklearnu energiju konstituenata atoma3 energiju zbog gravitacionog dejstva4 potencijalnu energiju4 potencijalnu energiju5 kinetičku energiju

13Unutrašnja energija jednog mola gasa uidealnom gsnom stanju iznosi

1 32(RT)2 kT23 RT24 3kT24 3kT2

14 Korektan matematički izraz za I zakontermodinamike je

1 ∆H=∆U+P∆V2 q+w=∆U3 ∆U=q-w

plusmn ∆4 qplusmnw=∆U

15 Koji od sledećih izraza daje toplotni kapacitetjednog mola gasa pri konstantnom pritisku

1 dUdT2 dHdT3 dHdP4 dHdt4 dHdt5 dHmdT6 dUmdT

16 Ako je sistem A u termalnoj ravnoteži sa B i Bje u termalnoj ravnoteži sa C tada su

1 temperature A i C jednake2 toplotni sadržaji A i C jednaki3 A i C u hemijskoj ravnoteži4 ukupna energija A i C jednake4 ukupna energija A i C jednake

17 Šta je tačno za veličinu

1 to je funkcija stanja2 predstavlja koeficijent ekspanzije3 predstavlja toplotni kapacitet pti

kostantnoj zapremini

VT

U

partpart

kostantnoj zapremini4 predstavlja entalpiju

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

9 Matematički izraz za entalpiju sistema je

1 U+PV2 U-PV3 P+∆U4 VdP4 VdP

10 Apsolutna vrednost U ne može da se odredizbog

1 ne posedovanja odgovarajuće aparature2 molekuli su suviše mali da bi mogli da se

izoluju3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni4 kompleksne molekulske strukture

11 ∆U je mera toplote razmenjene prikonstantnom

1 V2 T P3 T V4 T P V4 T P V

12 Unutrašnja energija ne uključuje

1 vibracionu energiju2 nuklearnu energiju konstituenata atoma3 energiju zbog gravitacionog dejstva4 potencijalnu energiju4 potencijalnu energiju5 kinetičku energiju

13Unutrašnja energija jednog mola gasa uidealnom gsnom stanju iznosi

1 32(RT)2 kT23 RT24 3kT24 3kT2

14 Korektan matematički izraz za I zakontermodinamike je

1 ∆H=∆U+P∆V2 q+w=∆U3 ∆U=q-w

plusmn ∆4 qplusmnw=∆U

15 Koji od sledećih izraza daje toplotni kapacitetjednog mola gasa pri konstantnom pritisku

1 dUdT2 dHdT3 dHdP4 dHdt4 dHdt5 dHmdT6 dUmdT

16 Ako je sistem A u termalnoj ravnoteži sa B i Bje u termalnoj ravnoteži sa C tada su

1 temperature A i C jednake2 toplotni sadržaji A i C jednaki3 A i C u hemijskoj ravnoteži4 ukupna energija A i C jednake4 ukupna energija A i C jednake

17 Šta je tačno za veličinu

1 to je funkcija stanja2 predstavlja koeficijent ekspanzije3 predstavlja toplotni kapacitet pti

kostantnoj zapremini

VT

U

partpart

kostantnoj zapremini4 predstavlja entalpiju

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

10 Apsolutna vrednost U ne može da se odredizbog

1 ne posedovanja odgovarajuće aparature2 molekuli su suviše mali da bi mogli da se

izoluju3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni3 mnogi doprinosi energiji su neodrentildeeni4 kompleksne molekulske strukture

11 ∆U je mera toplote razmenjene prikonstantnom

1 V2 T P3 T V4 T P V4 T P V

12 Unutrašnja energija ne uključuje

1 vibracionu energiju2 nuklearnu energiju konstituenata atoma3 energiju zbog gravitacionog dejstva4 potencijalnu energiju4 potencijalnu energiju5 kinetičku energiju

13Unutrašnja energija jednog mola gasa uidealnom gsnom stanju iznosi

1 32(RT)2 kT23 RT24 3kT24 3kT2

14 Korektan matematički izraz za I zakontermodinamike je

1 ∆H=∆U+P∆V2 q+w=∆U3 ∆U=q-w

plusmn ∆4 qplusmnw=∆U

15 Koji od sledećih izraza daje toplotni kapacitetjednog mola gasa pri konstantnom pritisku

1 dUdT2 dHdT3 dHdP4 dHdt4 dHdt5 dHmdT6 dUmdT

16 Ako je sistem A u termalnoj ravnoteži sa B i Bje u termalnoj ravnoteži sa C tada su

1 temperature A i C jednake2 toplotni sadržaji A i C jednaki3 A i C u hemijskoj ravnoteži4 ukupna energija A i C jednake4 ukupna energija A i C jednake

17 Šta je tačno za veličinu

1 to je funkcija stanja2 predstavlja koeficijent ekspanzije3 predstavlja toplotni kapacitet pti

kostantnoj zapremini

VT

U

partpart

kostantnoj zapremini4 predstavlja entalpiju

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

11 ∆U je mera toplote razmenjene prikonstantnom

1 V2 T P3 T V4 T P V4 T P V

12 Unutrašnja energija ne uključuje

1 vibracionu energiju2 nuklearnu energiju konstituenata atoma3 energiju zbog gravitacionog dejstva4 potencijalnu energiju4 potencijalnu energiju5 kinetičku energiju

13Unutrašnja energija jednog mola gasa uidealnom gsnom stanju iznosi

1 32(RT)2 kT23 RT24 3kT24 3kT2

14 Korektan matematički izraz za I zakontermodinamike je

1 ∆H=∆U+P∆V2 q+w=∆U3 ∆U=q-w

plusmn ∆4 qplusmnw=∆U

15 Koji od sledećih izraza daje toplotni kapacitetjednog mola gasa pri konstantnom pritisku

1 dUdT2 dHdT3 dHdP4 dHdt4 dHdt5 dHmdT6 dUmdT

16 Ako je sistem A u termalnoj ravnoteži sa B i Bje u termalnoj ravnoteži sa C tada su

1 temperature A i C jednake2 toplotni sadržaji A i C jednaki3 A i C u hemijskoj ravnoteži4 ukupna energija A i C jednake4 ukupna energija A i C jednake

17 Šta je tačno za veličinu

1 to je funkcija stanja2 predstavlja koeficijent ekspanzije3 predstavlja toplotni kapacitet pti

kostantnoj zapremini

VT

U

partpart

kostantnoj zapremini4 predstavlja entalpiju

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

12 Unutrašnja energija ne uključuje

1 vibracionu energiju2 nuklearnu energiju konstituenata atoma3 energiju zbog gravitacionog dejstva4 potencijalnu energiju4 potencijalnu energiju5 kinetičku energiju

13Unutrašnja energija jednog mola gasa uidealnom gsnom stanju iznosi

1 32(RT)2 kT23 RT24 3kT24 3kT2

14 Korektan matematički izraz za I zakontermodinamike je

1 ∆H=∆U+P∆V2 q+w=∆U3 ∆U=q-w

plusmn ∆4 qplusmnw=∆U

15 Koji od sledećih izraza daje toplotni kapacitetjednog mola gasa pri konstantnom pritisku

1 dUdT2 dHdT3 dHdP4 dHdt4 dHdt5 dHmdT6 dUmdT

16 Ako je sistem A u termalnoj ravnoteži sa B i Bje u termalnoj ravnoteži sa C tada su

1 temperature A i C jednake2 toplotni sadržaji A i C jednaki3 A i C u hemijskoj ravnoteži4 ukupna energija A i C jednake4 ukupna energija A i C jednake

17 Šta je tačno za veličinu

1 to je funkcija stanja2 predstavlja koeficijent ekspanzije3 predstavlja toplotni kapacitet pti

kostantnoj zapremini

VT

U

partpart

kostantnoj zapremini4 predstavlja entalpiju

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

13Unutrašnja energija jednog mola gasa uidealnom gsnom stanju iznosi

1 32(RT)2 kT23 RT24 3kT24 3kT2

14 Korektan matematički izraz za I zakontermodinamike je

1 ∆H=∆U+P∆V2 q+w=∆U3 ∆U=q-w

plusmn ∆4 qplusmnw=∆U

15 Koji od sledećih izraza daje toplotni kapacitetjednog mola gasa pri konstantnom pritisku

1 dUdT2 dHdT3 dHdP4 dHdt4 dHdt5 dHmdT6 dUmdT

16 Ako je sistem A u termalnoj ravnoteži sa B i Bje u termalnoj ravnoteži sa C tada su

1 temperature A i C jednake2 toplotni sadržaji A i C jednaki3 A i C u hemijskoj ravnoteži4 ukupna energija A i C jednake4 ukupna energija A i C jednake

17 Šta je tačno za veličinu

1 to je funkcija stanja2 predstavlja koeficijent ekspanzije3 predstavlja toplotni kapacitet pti

kostantnoj zapremini

VT

U

partpart

kostantnoj zapremini4 predstavlja entalpiju

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

14 Korektan matematički izraz za I zakontermodinamike je

1 ∆H=∆U+P∆V2 q+w=∆U3 ∆U=q-w

plusmn ∆4 qplusmnw=∆U

15 Koji od sledećih izraza daje toplotni kapacitetjednog mola gasa pri konstantnom pritisku

1 dUdT2 dHdT3 dHdP4 dHdt4 dHdt5 dHmdT6 dUmdT

16 Ako je sistem A u termalnoj ravnoteži sa B i Bje u termalnoj ravnoteži sa C tada su

1 temperature A i C jednake2 toplotni sadržaji A i C jednaki3 A i C u hemijskoj ravnoteži4 ukupna energija A i C jednake4 ukupna energija A i C jednake

17 Šta je tačno za veličinu

1 to je funkcija stanja2 predstavlja koeficijent ekspanzije3 predstavlja toplotni kapacitet pti

kostantnoj zapremini

VT

U

partpart

kostantnoj zapremini4 predstavlja entalpiju

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

15 Koji od sledećih izraza daje toplotni kapacitetjednog mola gasa pri konstantnom pritisku

1 dUdT2 dHdT3 dHdP4 dHdt4 dHdt5 dHmdT6 dUmdT

16 Ako je sistem A u termalnoj ravnoteži sa B i Bje u termalnoj ravnoteži sa C tada su

1 temperature A i C jednake2 toplotni sadržaji A i C jednaki3 A i C u hemijskoj ravnoteži4 ukupna energija A i C jednake4 ukupna energija A i C jednake

17 Šta je tačno za veličinu

1 to je funkcija stanja2 predstavlja koeficijent ekspanzije3 predstavlja toplotni kapacitet pti

kostantnoj zapremini

VT

U

partpart

kostantnoj zapremini4 predstavlja entalpiju

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

16 Ako je sistem A u termalnoj ravnoteži sa B i Bje u termalnoj ravnoteži sa C tada su

1 temperature A i C jednake2 toplotni sadržaji A i C jednaki3 A i C u hemijskoj ravnoteži4 ukupna energija A i C jednake4 ukupna energija A i C jednake

17 Šta je tačno za veličinu

1 to je funkcija stanja2 predstavlja koeficijent ekspanzije3 predstavlja toplotni kapacitet pti

kostantnoj zapremini

VT

U

partpart

kostantnoj zapremini4 predstavlja entalpiju

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

17 Šta je tačno za veličinu

1 to je funkcija stanja2 predstavlja koeficijent ekspanzije3 predstavlja toplotni kapacitet pti

kostantnoj zapremini

VT

U

partpart

kostantnoj zapremini4 predstavlja entalpiju

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

18 Razlika izmentildeu molarnog toplotnog kapaciteta prikonstantnom pritisku i pri konstantnoj zapremini je jednaka

1 Džul-Tomsonovom koeficijentu2 molarnoj gasnoj konstanti3 Avogadrovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti4 Bolcmanovoj konstanti5 molarnoj zapremini

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

19 Koja od sledećih tvrdnji ne predstavlja I zakontermodinamike

1 energija univerzuma je konzervirana2 nije moguće konstrusati perpetum mobile

I vrste3 Energija sistema i okoline tokom 3 Energija sistema i okoline tokom

hemijske ili fizičke promene ostaje konstantna

4 nemoguće je potpuno pretvoriti toplotu u rad

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

ZADATAK 1

Izračunati rad potreban da ptica mase 120g uzleti do visine od 50m oda) Površine Zemljeb) Površine Meseca (g=16ms-2)

RešenjeRešenje

a)

b) Jmsmkgmghw

Jmsmkgmghw

695061120

865850819120

2

2

minus=sdotsdotminus=minus=

minus=sdotsdotminus=minus=

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

ZADATAK 2

Hemijska reakcija se dešava u cilindru preseka 100cm2 Kaorezultat klip se pomerio za 20cm nasuprot pritiska od 1 atm Koliki je rad (u J)

Rešenje

JmPaVPw 65202102000101325 36 minus=sdotsdotminus=∆minus= minus

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 3

U ciklusu 1 mol gasa u idealnom gasnom stanju vrši rad od 4186J Koliko je q

Rešenje

w=-4186J ∆U=0 q=4186J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 4

Rad (u J) koji izvrši gas u IGS pri širenju nasuprot pritisku od 1 atm i od 10 do 30 L je

a) 22000 b) -101325 c)-20265

d) -20 e) 20288 f) 4056

Rešenje

JmPaw 5202610)1030(101325 33 minus=sdotminusminus= minus

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

ZADATAK 5 Jedan mol gasa prelazi iz stanja sa pritiskom P0 i zapreminom V0 u stanje sa duplo većom zapreminom i pritiskom Na p-V dijagramu taj proces je predstavljen pravom linijom Koliki rad izvrši gas u tom procesua)PoV0 b) -PoV02 c) -3 PoV02d) 2 PoV0 e) -3PoV0 f) ne znam

P

VVo 2Vo

Po

2Po

1

2

Rešenje

ooooo VPV

PPw

2

3

2

)2( =+=

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

ZADATAK 6U termodinamičkom procesu promena unutrašnje energije sistema je∆U = -300 J sistem prima toplotu od 100 J i širi se nasuprot pritiska od 1 bar Kolika je promena zapremine (L)

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 1 f) ne znam

Rešenje

LdmmV

JVm

JVPw

JJJwwqU

410104100000

400

400101

400100300

3333

35

=sdotsdot=minus

minus=∆

minus=∆sdotminus=∆minus=

minus=minusminus=+=∆

minus

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 7bull Električni grejač snage 15W greje masu od 12g

vode tokom jednog minuta Ako je početna temperatura vode 35oC kolika će biti krajnja temperatura vode (K)Specifični toplotni kapacitet vode je 1 calstepg

bull RešenjeSnaga grejača je P=∆Ut Energija kojugrejač oslobantildea je∆U=Psdott=15Js sdot60s=900J

KKT

CCK

CgJ

gJ

C

U

UCCgJCgJ

g

J

m

UU

k

opko

ovs

s

svs

ovss

07326921715308

925292173592179217

1864

75

18647512

900

=+=

=+=∆+====∆=∆

∆∆====∆=∆

θθθθ

θ

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 8bull 1 mol vode isparava Kolika je promena entalpije ako je

pritisak 1 bar Promena unutrašnje energije pri isparavanju je 407kJmol

VVVVVVPUH tptp rangrangminus=∆∆+∆=∆

molkJmolmPamolJH

molmPa

KKmolJ

P

RTV

VVVVVVPUH

isp

p

tptp

843031010140700

031010

3733148

35

35

=sdotsdot+=∆

=sdot==

rangrangminus=∆∆+∆=∆

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

ZADATAK 9Izračunati rad širenja pri elektrolizi 50 g vode pri konstantnom pritisku i temperaturi od 25oC

Rešenje2H2O(t)rarr2H2(g)+O2(g)

w=-P ∆V=-P (V -V )asymp-P V = nRTnRT

P minus=minusw=-Psp∆V=-Psp(Vk-Vp)asymp-PspVk= nRTP

Psp

sp minus=minus

kJJ

KKmolJmolg

gmolmolw

1010329

152983145818

5051

minus=minus=

=sdotsdotsdotminus=

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 10Domaći

bull Koliko energije treba dovesti masi od 135kg vode da bi se zagrejala od 20oC do

bull temperature ključanja Pretpostaviti da je C =4186JgKCvs=4186JgK

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 11

Jedan mol gasa u IGS u početku na pritisku od 1 atm i 300K se reverzibilno zagreva do 400 K pri konstantnoj zapreminiIzračunati krajnji pritisak i promenu unutrašnje energijetoplotu i rad

Rešenje

JqU

JKKmolJmoldTCnqw

PaK

KPa

T

TPP

V

T

T

vmV

11247

1124710031485110

135100300

400101325

2

1

1

212

==∆

=sdotsdotsdot===

=sdot=sdot=

int

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 12

bull Izračunati napon pare vode na 35oC ako se vodena para širi reverzibilno i izotermski od zapremine 5 cm3 do zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši zapremine 100 cm3 ako se pri tome vrši rad od 534 mJ

Rešenje

w=-p(V2-V1) w=-0534J p=0534Nm95sdot10-6m3=5621Pa

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

20 Za reakciju N2O4(g)rarr2NO2(g)

1 ∆H=∆U2 ∆H-∆U=-RT3 ∆H-∆U=2RT

∆ ∆

Pitanja

4 ∆H-∆U=-2RT5 ∆H-∆U=06 ∆H-∆U=RT

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

21 Za hemijsku reakciju razlika ∆H i ∆U je

1 nRT2 ∆(PV)3 ∆ngRT4 RT4 RT

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

22 ∆H i ∆U su jednaki za reakciju kada je

1 ukupan broj molekula reaktanata jednak ukupnom broju molekula produkata

2 Broj gasnih molekula produkata veći od broja gasnih molekula reaktanatabroja gasnih molekula reaktanata

3 Broj gasnih molekula produkata manji od broja gasnih molekula reaktanata

4 Broj gasnih molekula produkata jednak broju gasnih molekula reaktanata

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

ZADATAK 13Izračunati ∆U za reakciju sagorevanja 10 mola propana na 25oC ako je ∆H=-2219 kJ

Rešenje

C3H8(g)+5O2(g)rarr3CO2(g)+4H2O(t)

∆ng=3-5= -3 mol

∆U=∆H-∆ngRT= -2219000J+3sdot83145sdot298= -22116 kJ

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 14

Kada se 3 mola kiseonika zagreje pri konstantnom pritisku od 325atm njihova temperatura poraste od 260 K do 285 KAko je CPm=204JKmol izračunati ∆H q i ∆U

Rešenje

JKKmolJmolJTnRHU

JKKmolJTnCqH pmP

4590625314831530

1530)260285(4203

=sdotsdotminus=∆minus∆=∆

=minussdot=∆sdot==∆

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 15

bull Za reakciju2C6H4(t)+15O2(g)rarr12CO2(g)+6H2O(t)vrednost qp-qv će biti (na 25oC) a) -7436kJa) -7436kJb) +3718kJc) +7436kJd) -3718kJ

kJKKmolJmolRTnqq gvp 43671529831483 minus=sdotsdotminus=∆=minus

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

ZADATAK 16 Rad reverzibilnog izotermskog širenja jednog mola gasa u

idealnom gasnom stanju od zapremine V1 do zapremine V2 je dat izrazom

a) ndashp(V2 -V1) b) c) 1

2lnV

VRTminus

1

2lnP

PRTminus

d) CV(T2-T1) e) f) ne znam

1

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 17

Dva mola idealnog gasa podleže izotermalnoj reverzibilnoj ekspanziji od početne zapremine V1 do krajnje zapremine 10V1 i vrši rad od 41860J Ako je početni pritisak 100 bar kolika je početna zapremina(u L) i temperatura (u K)

RešenjeRešenje

w=nRTlnV2V1=nRTmiddot23 P1V1=nRT=w23=4186023=18200JV1=18200100middot105=182middot10-3m3=182 LnRT=18200J T= 182002middot8314=1093K

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 18

Uzorak argona mase 656g zauzima zapreminu od 185dm3

Na 305K a) Izračunati rad koji bi se izvršio kada se gas širi izotermski nasuprot konstantnog spoljašnjeg pritiska od 77kPa dok mu se zapremina ne poveća za 25 dm3se zapremina ne poveća za 25 dm b) Izračunati rad koji bi se izvršio kada bi se ista ekspanzija vršila reverzibilno

Rešenjea)

b)

JmPaVPw sp 251910521077 333 minus=sdotsdotsdotminus=∆minus= minus

J

dm

dmKKmolJ

molg

g

V

VnRTw

7152

518

21ln3053148

40

566ln

3

3

1

2

minus=

=sdotsdotsdotminus=minus=

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

ZADATAK 19

Rad reverzibilnog adijabatskog širenja jednog mola gasa u idealnom gasnom stanju od zapremine V1 pri temperaturi T1 do zapremine V2

pri temperaturi T2 je dat izrazom

a) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c) 2ln

V

VRTminusa) ndashP(V2 -V1) b) ndashP(V1 -V2) c)

d) CV(T1-T2) e) f)

1V

minus

1

2

11

VC

R

V V

VTC

minus

1

2

12

R

C

V

V

V

VTC

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

ZADATAK 20Jedan mol idealnog gasa na 300 K se širi adijabatski i reverzibilno

od 20 bar do 1 bar Koja je temperatura u krajnjem stanju gasa pretpostavljajući da je CV=(32) R

a) 1055 b) 905 c) 2056

d)996 e) 1110 f) ne znam

Rešenje

KTRT

R

RRCCP

PR

T

TC VPP

59020

1ln

300ln

2

5

2

5lnln

22

1

2

1

2

==

=+==

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

ZADATAK 21Izračunati krajnji pritisak argona (bar) posle reverzibilnog i adijabatskogširenja pri kome se zapremina poveća dva puta Početni pritisak jeiznosio 100 kPa a γAr=53

Rešenje

barkPakPaPPV

VP 3150531100

2

1 3

5

212

12 ==

=

=

γ

Iz jednačine adijabate se dobija

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

ZADATAK 22Izračunati rad i promenu unutrašnje energije pri adijabatskom širenju 02 mol Ar od 05 do 10L Početna temperatura je izosila 25oC a molarni toplotni kapacitet Ar na konstantnoj zapremini iznosi 1248 JK-1mol-1

Rešenje

JUq

JKmolJKmolw

KKL

LT

V

VT

V

VT

VmV C

R

C

nR

182750

18275)152989187(481220

91871529801

50

11

6660

12

11

2

12

minus=∆=minus=minussdotsdot=

=sdot

=

=

=

minusminus

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

ZADATAK 23 Domaći

Dva mola idealnog gasa za koji je Cvm=5R2 je reverzibilno zagrevan do 356K na konstantnoj zapremini Početni pritisak i temperatura su bili P1=111kPa i T1=277K Izračunati krajnji pritisak ∆U q i w

Rešenje

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Jedan mol idealnog monoatomskog gasa u početku na 10 atm pritisku i temperaturi od 0oC širi se izotermski nasuprot pritiska od 1 atm Uslovi su takvi da je konačna zapremina 10 puta veća od početne krajnji pritisak je jednak spoljašnjem pritisku

(a) Izračunati početnu i krajnju zapreminu(b) Izračunati q w ∆U za proces

Zadatak 24

(b) Izračunati q w ∆U za proces

Kako je V1=224 L to je V2=224 LUkupni proces je izotermski pa je ∆U=0Izvršeni rad je -P∆V=-1013105Nm2 x(00224-000224)m3=w=-20422J q=20422J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

ZADATAK 25Na vrlo niskoj temperaturi toplotni kapacitet čvrstih supstancija se može uzeti da je proporcionalan sa T3 pa se može pisati da je CP=aT3 Kolika je promena entalpije takve supstancije pri zagrevanju od 0 dotemperature T (koja je bliska 0)

Rešenje

4

4

0

3 aTdTaTH

T==∆ int

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 26

bull Gas se pokorava jednačini stanja

a) Odrediti reverzibilni rad koji se vrši pri zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom

PTRTPV )(α+=

zagrevanju gasa od T1 do T2 pri konstantnom pritisku

b) Odrediti reverzibilni izotermski rad pri širenju od V1 do V2

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Rešenjea)

b)

[ ])()()()(

)(

)(

121212

111

222

TTPTTRVVPw

PTRTPV

PTRTPV

αααα

minusminusminusminus=minusminus=+=+=

)(

)(ln

)(

)(ln

)( 2

1

1

22

1

2

1TV

TVRT

TV

TVRTdV

TV

RTPdVw

V

V

V

V αα

αα

α minusminus=

minusminusminus=

minusminus=minus= intint

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 27

Uzorak od 5mol ugljendioksida pri zapremini od 15dm3 na 280K podleže adijabatskoj ekspanziji nasuprot konstantnog pritiskaod 785kPa dok mu se zapremina poveća za faktor 4 Izračunatiq w ∆T ∆U i ∆H (CPm=3711JKmol)Rešenje

JKmolKJmolJH

TnRUVPUPVUH

JwqUKT

KmolJmol

J

C

wTTCwJw

mPaVPwq

VV

4551)524(3148553532

)(

53532524

)31481137(5

5353253532

10)15154(105780 333

minus=minussdotsdot+minus=∆∆+∆=∆+∆=∆+∆=∆

minus=+=∆minus=∆minussdot

minus==∆∆sdot=minus=

sdotminussdotsdotsdotminus=∆minus== minus

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Pitanja

24 Koja od sledećih jednačina predstavlja ∆Hf gasovitog vodonik sulfida

a) FeS+2HClrarrFeCl2+H2S ∆H=-xkJb) Na S+H SO rarrNa SO +H S ∆H=-ykJb) Na2S+H2SO4 rarrNa2SO4+H2S ∆H=-ykJc) H2(g)+18(S8)(č) rarrH2S(g) ∆H=-zkJ

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

25 Hesov zakon konstantnosti zbira je baziran na

a) E=mc2

b) zakonu o održanju maseb) zakonu o održanju masec) Prvom zakonu termodinamiked) Drugom zakonu termodinamike

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

26 Ako je ∆Hf vode ndashxkJmol tada je xKJmol toplota razlaganja vode na gasoviti vodonik i kiseonik Ovo tvrntildeenje se bazira nase bazira na

a) Nultom zakonu termodinamikeb) Drugom zakonu termodinamikec) Laplas-Lavoazejevom zakonud) Helmholcovom zakonu

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

27 Hipotetička reakcija Xrarr2Y prolazi kroz sledeće korake

(12)XrarrZ ∆H=q1Zrarr2W ∆H=q2W rarr(12)Y ∆H=q3Vrednost ∆H reakcije jea) q1+ q2+ q3b) 2 q +2 q + 3qb) 2 q1+2 q2+ 3q3c) 2(q1+ q2+2 q3)d) 2(q1+ q2+q3)

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

28 Entalpija sagorevanja supstanci je uveka) gt0 c) le0b) ge0 d) lt0

29 Koji izraz odgovara Hesovom zakonua) H=U+PV b) H=G+TSc) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆H(I put) =∆H(II put)puta je ∆H(I put) =∆H(II put)d) Za hemijsku reakciju koja se dešava kroz dva

puta je ∆S(I put) =∆ S(II put)

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

30 Izraz predstavlja drugi oblik

a) Džul-Tomsonovog koeficijentab) Kirhofove jednačine

PP

CT

H ∆=

part∆part )(

b) Kirhofove jednačinec) Hesovog zakonad) Gips Helmholcove jednačine

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

31 Energija veze H2 je 436 kJmolOvo znači da je

a) 436 kJ toplote je potrebno da se raskine veza u molekulu H2 da bi nastala dva atoma vodonika

b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023b) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 602middot1023

molekula H2 do H atomac) 436 kJ toplote je potrebno da disosuje 301middot1023

molekula H2 do 602middot1023 H atomad) 436 kJ električne energije je potrebno da

disosuje 602middot1023 molekula H2 do H+ i H- jona

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 28Jedan mol idealnog monoatomskog gasa na početnim P1=2 atm i T1=27315K je preveden na pritisak P2=4atm reverzibilnim putem definisanim sa PV=const Izračunati V1 V2 i T2 ∆U ∆H q i w

RešenjeIz jedn id g stanja je V1=112 L Pošto je PV=const to je V2=224 L 2Kombinovanjem PV=const sa PV=RT dobija se TV2=const pa je T2=4T1=10926K∆U=CV∆T=(3R2)819=1022kJ ∆H=CP∆T=17023kJ Da bi se dobilo w treba odrediti w=intPdV Iz početnih uslovaPV=const=2112=0178atmL pa je w=-0178intVdV=-0089(V2

2-V12)

w=-339kJq=∆U-w=1361J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

ZADATAK 29

Toplotni kapacitet gasa u IGS varira sa temperaturom prema izrazu

)(400101720)( KTKJCp +=

za 1 mol Izračunati q w ∆U i ∆H za jedan mola gasa kada temperatura raste od 0oC do 100oCa) Na konstantnom pritiskub) Na konstantnoj zapremini

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Rešenje

a) P=const

JqH

dTdTCHq

P

PP

2314946)1527315373(200050)273373(1720

)4002001720(

22

373

273

373

273

=minus+minus==∆

+==∆= int int

V=const

kJJTnRHU

JKKmolJmolTnRVPw

JqH P

114831411448312314946

483110031481

2314946)1527315373(200050)273373(1720

==minus=∆minus∆=∆minus=sdotsdotminus=∆minus=∆minus=

=minus+minus==∆

VqkJHUw ==∆=∆= 1140

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 30

Jedan mol gasa sa CVm=2093Jmol step u početku pri standardnim uslovima prolazi kroz sledeći reverzibilni ciklus A izohorsko zagrevanje do dvostruke vrednosti početne temperature od stanja 1 do 2 B adijabatsko širenje od 2 do 3 do početne temperature i C izotermalnu kompresiju od 3 do 1 Izračunati q w ∆U i ∆H zakorake A B i C Prikazati grafik V=f(T) za dati ciklucRešenjeRešenje

Korak A V=const T=27315K P=1bar w=0 ∆U=qv =nCVm ∆T= 1molsdot2093middot(2T1-T1)=2093middot27315=5717J=qv ∆H=∆U+nR∆T=798797Jii) Korak B q=0 ∆U=w=CV ∆T=2093(T1-2T1)=-5717J∆H=-7988Jiii) Korak C ∆U= ∆H=0 T2T3=2 V3V2=(T2T3)CVR V2=V1

w=RT1lnV3V1=RT1ln(T2T3) CVR=CVT1sdot2303log2=2093middot27315middot2303middotlog2=396274Jmol q=-396274 Jmol

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

31 Jedan mola gasa u idealnomgasnomstanju prolazi kroz termodinami čki cikluskoji se sastoji od reverzibilnih promena (koraka) A B i C i stanja 1 2 i 3 i kojije prikazan na slici Popuni Tablice 1 i 2 za dati ciklus

21

3

A

BC

224

448V[[[[dm3]]]]

Stanje P Pa V m3 T K

1 224sdot10-3 273

2 224sdot10-3 546

Tablica 1

1013sdot105

2026sdot105

273 546T[[[[K]

2 224sdot10 546

3 448sdot10-3 546

Korak Ime procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

Ciklus

Tablica 2

2026sdot10

1013sdot105

izohorski

izotermski

izobarski

340458 0 340458

-314650 0314650

-56743 226912 -34045887678 -87738 0

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

32 Jedan mol monoatomskog gasa u idealnom gasnom stanju prolazi kroz ciklus koji se sastoji iz tri procesa što je prikazano na slici Ispuniti tablice 1 i 2

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 2026503 101325

Tablica 1

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

32 Rešenje

P atm

V L

1

2

3

A B (q=0)

C1

2

224

Stanje P Pa V m3sdotsdotsdotsdot10-3 T K

1 101325 2242 202650 2243 101325 3395

Tablica 1

273546

41378

Proces Tip procesa q J w J ∆∆∆∆U J

A

B

C

ciklus

Tablica 2

izohorski

adijabatski

izobarski

34046 340460

0 -16489 -16489

-2926 11703 -175574786 -4786 0

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Stepen korisnog dejstva mašine koja hladnjaku preda jednu trećinu količine toplote uzete od grejača je

a) 025 b) 035 c) 067

d) 05 e) ne znam

Zadatak 33

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

34На ТS дијаграму приказан је Карноов циклус једнереверзибилне топлотне машине Колике су вредноститоплоте преузете са извора топлоте предате утоку ирада Колика је ефикасност те машине

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

34 Решење

kJJKKSSTq 80)600800(400)( 11222 =minus=minus= minus

kJJKKSSTq 20)800600(100)( 12111 minus=minus=minus= minus

kJqqw 60)( 21 minus=+minus=

750400)100400()( 2122 =minus=minus=minus= KKKTTTqwη

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

35 Zadatak

Toplotna mašina radi izmentildeu 1200K i 500Ka) Kolika je maksimalna efikasnost mašineb) Izračunati maksimalan rad izvršen za svaki 1kJ

toplote uzete iz izvorac) Koliko toplote se oslobantildea u utok u c) Koliko toplote se oslobantildea u utok u

reverzibilnom procesu za svakih 1kJ uzete toplote iz izvora

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

35 Rešenje

a)

b)

58301200

5001200

2

12 =minus=minus=T

TTη

kJkJqw 583015830 =sdot==ηb)

c)

kJkJqw 5830158302 =sdot==η

kJkJkJwqqqqw 4170583012112 =minus=minus=minus=

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 36

Izračunati entropiju topljenja (S) u Jmol K za KCl čija je tačka topljenja 7700C Promena entalpije topljenja 268 kJmol

a) 348 b) 0035 c)257 d) 0026e)4879 f) ne znam

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Za sledeću reakciju na 250CCuO(č)+H2(g)rarrCu(č)+H2O(g)

vrednosti standardnih entropija su S0

CuOč=4263 JKmol S0H2g=13068 JKmol S0

Cuč=3315 JKmol i S0

H2Og=18883 JKmol Odrediti da li će se reakcija odigravati spontano sa aspekta sistema

RešenjeStandardna promena entropije u reakciji je

Zadatak 37

Standardna promena entropije u reakciji je

Za gornju reakciju promena standardne entropije je

Pošto je promena entropije za sistem pozitivna to je reakcija spontana sa aspekta sistema

)tan()( 000 tireakSproduktiSS minus=∆

( )KmolJ

KmolJSSSSS gHcCuOgOHcCu

6748

6813063428318815330)(

0)(

0)(

0)(

0

22

=

=minusminus+=minusminus+=∆

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

38Grafit i dijamant su dve alotropske modifikacije ugljenika Izračunati ∆Ssis ∆Sok i ∆Stot za hemijsku reakciju u kojoj grafit i gasoviti vodonik grade metan

C(graf)+2H2(g)rarrCH4(g) ∆Ho298m=-7481kJmol

574 130684 18626 Somf (JKmol)

RešenjeRešenje∆Ssis=18626-2x130684-574=-80848JKmol∆Sok=74810298=251JKmol∆Stot=-80848+251=17019JKmol

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Koja od sledećih reakcija je praćena najpozitivnijom promenom entropijea) 2 CO(g) + O2(g)rarr 2 CO2(g)

b) N2(g) + O2(g) rarr 2 NO(g)

c) 2 CH4(g) + O2(g) rarr 2 CH3OH(t)

Zadatak 39

d) 2 H2O2(t) + N2H4(t) rarr N2(g) + 4 H2O(g)

e) C(č grafit) + H2O(g) rarr CO(g) + H2(g)

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 40Za reakciju CHCl3(t)+Cl2(g)rarrCCl4(t)+HCl(g)na 250C standardne entropije suS0

298(CHCl3(t))=20302 JKmolS0

298(Cl2(g))=22307 JKmolS0

298(CCl4(t))=21453 JKmol298 4S0

298(HCl(g))=18691 JKmola toplotni kapaciteti su

C0p(CHCl3(t))=11548 JKmol

C0p(Cl2(g))=3436 JKmol

C0p(CCl4(t))=13263 JKmol

C0p(HCl(g))=2884 JKmol

Odrediti standardnu promenu entropije reakcije na 50oC

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Rešenje

sumsum minus=∆j

jTji

iTiT tireakSnproduktiSnS )tan()( 0

0

0

KmolJKmolJS 6524)0722322039118653214(0298 minus=minusminus+=∆

sumsum minus=∆ tireakCnproduktiCnC )tan()( 000 sumsum minus=∆i

iPii

iPiP tireakCnproduktiCnC )tan()( 0

0

0

( ) KmolJKmolJCP 63113634481158428631320 =minusminus+=∆

KmolJdTT

S 7123298

323ln63118324

63118324

323

298

0323 minus=+minus=+minus=∆ int

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 41

Izračunati promenu entropije kada se idealan gas čiji je CVm=5R2 komprimuje do jedne trećine svoje početne zapremine i istovremeno zagreje do tri puta veće temperature od početne

RešenjeV5

KnJnRnRRn

nRRnV

VnR

T

TnCS

VVTTRC

mV

mv

7133ln2

33ln3ln

2

5

3

1ln3ln

2

5lnln

33

2

5

1

2

1

2

1212

==minussdot

=+sdot=+=∆

===

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 42

Koliki je porast entropije kada zagrevamo 1 mol hloroforma CHCl3 od 240 do 330K ako je Cpm=(9147+75sdot10-2T) JmolK

Rešenje

dT dT3302-

330

=sdot+==minus=∆ intint

[ ] [ ] KJTT

molT

dTCSSS p

883575613291057ln4791

T

dTT)1075(91471

330240

2330240

240

2-

240

240330

=+=sdot+=

=sdot+==minus=∆

minus

intint

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 43

U sistemu se odigrava proces u kome se entropija menja za551JK Za vreme procesa 15 kJ toplote dodato je sistemu na 350K Da li je proces termodinamićki reverzibilan

Rešenjeq =sdot∆==∆

revrev

revrev

sis

qqJqJq

JTSqT

qS

ne==

=sdot∆==∆

519281500

51928

Proces nije termodinamički reverzibilan-ireverzibilan je

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 44Uzorak bakra (M=63546gmol) mase 275kg i toplotnog kapaciteta 2444JKmol se hladi na konstantnom pritisku od 330 K do 275 K Izračunati a)energiju koja se mora razmeniti u vidu toplote i b) promenu entropije sistemaRešenje

a)

b)

kJJ

KmolJKgmol

gTnCqH mpp

25810825

)55)(4424(54663

10752

4

111

3

minus=sdotminus=

=minus

sdot=∆==∆ minusminusminus

KJKJKmolJmol

T

dTnC

T

dTCS

T

T

mp

T

T

p

193109281)330275ln()4424(343 2

2

1

2

1

minus=sdotminus==

===∆ intint

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 45Uzorak azota mase 35 g na 230 K i 211 atm širi se izotermalno do pritiska od 43atm Izračunati promenu entropije gasa

Rešenje

KJKmolJmolg

g

p

pnRS 516)

34

121ln()3148(

01428

35ln

2

1 =

==∆

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 46Uzorak idealnog gasa u početku na 270K 120 atm i 110Lkomprimuje se izotermalno Do koje zapremine treba da se komprimuje da bi se entropija smanjila za 30JK

Rešenje

LatmPV 1121 sdotmol

KKmolLatm

Latm

RT

PVn 5960

2700820

1121 =sdot

sdot==

LL

molJKmolJKLnRSVV

V

V

nR

S

V

V

nR

S

6546011

)3148)(5960(03exp()11()exp(

)exp(ln

11112

1

2

1

2

=sdot=minus=∆=

=∆=∆

minusminusminus

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 47Jedan mol čvrstog bakra se širi izotermski od 200 bar do 1 bar Izračunati promenu entropije sistema za proces u kome je

a gustina ρ=896sdot103kgm-315106611 minusminussdot=

partpart= KT

V

V P

α

Rešenje

KJbarkgm

kgmolmolK

PPVdPVdPT

VsistemS

P

PP

10342)2001(10968

1054663110661

)()(

333

1315

12

2

1

minusminus

minusminusminusminus sdot=minus

sdotsdotsdotsdotsdotminus

=minusminus=minus=

partpartminus=∆ intint αα

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 48

Dat je proces za koji je a) ∆U=0 b) ∆H=0 c) ∆A=0 d) ∆G=0 i e) ∆S=0 Objasniti u kojim procesima je ovo ispunjeno

RešenjeRešenjea) U izohorsko-adijabatskimb) U izobarsko-adijabatskimc) U izotermsko-izohorskimd) U izotermsko-izobarskime) U adijabatskim

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 49Jedan mol CO2(g) na 273 K se hladi do CO2(t) na 1944 K Hlantildeenje se vrši reverzibilno i ireverzibilno stavljanjem uzorka u tečni vodonik na 1396 K Izračunati promenu entropije za proces ako je standardna entalpija isparavanja 231752 kJmol-1 na 1944 K i ako je Cp=3222+(2218sdot10-3)T+(-2347sdot10-6)T2

RešenjeMože se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa Može se razmatrati proces u dva koraka Prvi je hlantildeenje gasa na konstantnom pritisku do tačke ključanja i drugi prevontildeenje u tečno stanje

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

KJS

KJ

dTTTT

H

T

dTCS

ok

T

T klj

ispPsis

47131

46131211192512

4194

223175))273()4194((

2

)104723()2734194)(101822(

273

4194ln2232

4194

223175)104723()101822(

2232

226

3

4194

273

6302

1

=∆minus=minusminus=

=minus+minussdotminus+minussdot+

=

=minus+

sdotminus+sdot+=∆minus

+=∆

minusminus

minusminusintint

Reverzibilan proces

Stoga je ukupna promena entropije za reverzibilan proces

0=∆+∆=∆ oksisiz SSS

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Ako se promena vrši na irevrzibilan način toplota preneta u okolini je

Jmol

HdTCq ispP

)223175())273()4194((3

104723))273()4194((

2

101822)2734194(2232

)(

336

223

4194

273

0

=

minusminussdotminusminussdot+minusminus=

=∆minusminus=minus

minusminus

int

KJS

KJK

J

T

qS

tot

ok

51746461311878

18789613

26220

=minus=∆

===∆

kJ2226=

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 50

Jedan mol gasa u idealnom gasnom stanju u početku pri normalnim uslovima širi se izotermski i ireverzibilno do 448 L pod takvim uslovom da je rad w=4186J Izračunati ∆S i ∆G sistema

RešenjeP1=1atm T1=27315K V1=224LP2=05atm T2=27315K V2=448L

JP

PRTG

KJV

VRS

11574ln

765ln

1

2

1

2

minus==∆

==∆

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 51

Jedan mol gasa u IGS u početku pri zapremini od 5L pritisku P1 i temperaturi od 298K prolazi kroz sledeće reverzibilne promene A)izotermsku kompresiju do polovine početne zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se zapremine B) izohorsko hlantildeenje dok se pritisak ne vrati do početne vrednosti P1 pri temperaturi T3

Izračunati P1P2 i T3 kao i q w ∆U ∆H ∆S i ∆G za korake A i B odvojeno

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Rešenje

P1

AB

C

VL

P

P 2

25 5321717ln0)

10929522298

109645298)

1

2

521221

5111

PV

JV

VRTwqHUA

PaPLVVKTT

PaPLVKTa

=minus==minus=∆=∆

sdot=====

sdot===

)(

648ln03097)(2

5

181858)298149(2

30)

321717ln765ln

2233

1

323

1

2

1

2

STSTHG

KJT

TCSJTTRH

JKKRTCUwB

JP

PRTGKJ

V

VRS

V

v

minusminus∆=∆

minus==∆minus=minus=∆

minus=minus=∆=∆=

==∆minus==∆

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 52Promena Gipsove energije za neki izobarski proces možeda se prikaže izrazom

Izračuneti promenu entropije i entalpije za taj proces=minusminus=∆ )(342786 KTJG

RešenjeRešenjePoznato je da je

( )

JTTSTGH

JTTT

GS

p

786342342786

342342786

minus=+minusminus=∆+∆=∆

=minusminuspartpartminus=

part∆partminus=∆

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 53Kada se dva mola gasa na 330 K i 35 atm izotermski komprimuje entropija opadne za 250JK Izračunati krajnji pritisak gasa i promenu Gipsove energije za kompresiju

RešenjeS

PPSPP

nRS 11 expexpln

∆minus=

∆==∆

PaKmolJmol

KJPaP

nR

SPP

nR

S

P

P

P

PnRS

652

122

1

2

1

10595131482

25exp1054553

expexpln

sdot=

sdotminusminussdot=

∆minus=

∆==∆

JKJKSTG

JP

PnRTG

825025330

82501054553

105941ln33031482ln

5

6

1

2

=minussdotminus=∆minus=∆

=sdot

sdotsdotsdot==∆

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Zadatak 54

Jedan mola idealnog monoatomskog gasa se prevodi iz početnog stanja (224 L 273 K1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 1atm S=20 calK) u krajnje stanje ( 112L 2 atm 303K) Izračunati ∆U ∆H ∆S i ∆G za ovu termodinamičku promenu

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

Rešenje

bull Označićemo stanja gasabull Početno Krajnje

V=224L=224middot10-3m3 V=124L=124middot10-3m T=273 K T=303 K

P= 1 atm=1013middot105Pa P=2atm=2026middot105Pa S= 20 calKmol=8372JKmol

Pošto je gas u idealnom gasnom stanju to je∆U=Cv∆T=(3R2)x30=37413J ∆H=Cp∆T=(5R2)x30=62355J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J

bull Promena entropije i Gipsove funkcije će se odrediti razmatrajući promenu kroz dva stupnja

bull 1 00224m3 273 K 1013middot105Pa rarr 00224 m3 303 K 1013middot105Pa ∆S1=CplnT2T1=(5R2)ln111=2167JK (Skrajnje=2169JK)

∆G1=∆H 1-(T2S2-T1S1)=62355-(303x85887-273x8372)=-2544651 J-2544651 J

bull 2 00224 m3 303 K 1013middot105Pararr 00112 m3 303 K 2026middot105Pa

∆S2=RlnP1P2=8314x23log05=-5763JK∆G2=RTlnP2P1=174614JUkupne promene su ∆S=2167-5763=-3596JK ∆G=-2544651+174614=-798511J