EXAMEN THERMODYNAMICA
Januari 2014 Prof. J. Denayer
Ik heb mijn eigen antwoorden bij elke vraag gezet, deze zijn wel niet gegarandeerd juist.
1. Beschouw 10 mol van een di-‐atomisch ideaal gas (CV = 5/2 R) bij 1
atmosfeer. Dit gas ondergaat een reversibele adiabatische
toestandsverandering uit deze initiële toestand naar een nieuwe toestand. Na deze toestandsverandering bedraagt de temperatuur 170°C en de interne energie nam toe met 7237 J.
a) Bereken de temperatuur en het volume in de initiële toestand.
Antw.: T = 408K; V = 0,335 m3
b) Bereken de druk en het volume in de finale toestand.
Antw.: p = 1,33 atm; V = 0,273 m3
c) Bereken de enthalpieverandering.
Antw.: 10146 J
2. 1 liter water van 25°C wordt in een diepvriezer (-‐18°C) geplaatst. Het water bevriest en koelt af tot -‐18°C.
Cp(water, vloeibaar) = 75,4 J/molK; Cp(ijs) = 37,7 J/molK;
smeltwarmte = 334 J/g
a) Bereken de entropieverandering van het systeem.
Antw.: -‐1733 J/K
b) Bereken de entropieverandering van de omgeving.
Antw.: 1868 J/K
c) Wat is de totale entropieverandering? Is dit een reversibel proces? Leg uit.
Antw.: Totale entropieverandering = 135 J/K
3. Zeewater bevat 24 g/L NaCl (MM = 58 g/mol) en 5 g/L MgCl2 (MM = 95
g/L).
a) Bereken het smeltpunt van zeewater.
Ant.: Tm = 271K
b) Wat is de volumeverhouding zeewater op zuiver water nodig zodat het smeltpunt -‐0,4°C bedraagt?
Antw.: 0,218
4. Jodium heeft zijn tripelpunt op 386,65K en 12,1 kPa. Bij welke temperatuur bedraagt de dampdruk van jodium 300 Pa? Gegevens
Densiteit (v) = 4,933 kg/L verdampingswarmte = 317,33 kJ/kg densiteit (vl) = 4,972 kg/L molaire massa = 131 g/mol
warmtecapaciteit (v) = 54,44 J/molK sublimatiewarmte = 476,12 kJ/kg
Tip: Je hebt niet alle gegevens nodig! (Ik heb het via de Clausius-‐Clapeyron vgl. gedaan met de sublimatiewarmte, wel als ideaal gas beschouwd, niet zeker of dit mag…)
5. Beschouw het dissociatie-‐evenwicht: N!O! g ⇌ NO!(g) a) Wat is de Gibbs reactie energie bij 340 K?
Antw.: Systeem is in evenwicht dus Δ!𝐺 340𝐾 = 0 𝐽
b) Bereken de fractie van de N2O4 moleculen die bij een totale druk van
106 Pa gedissocieerd zijn bij 340K.
Antw.: 0,129
