Potenzial?10 A4.5b Eisen wird von 100°C auf 1000 °C erhitzt. Um welchen Betrag ändert sich dabei sein chemisches Potenzial? Verwenden Sie (den Mittelwert) über den gesamten Temperaturbereich.
11 A4.6a Um welchen Betrag ändert sich das chemische Potenzial von Kupfer,wenn der Druck auf eine Probe von 100 kPa auf 10 MPa steigt?
12 A4.6b Um welchen Betrag ändert sich das chemische Potenzial von Benzol, wenn der Druck auf eine Probe von100 kPa auf 10 MPa steigt?
13 A4.7a Auf Wasser bei 20°C wird mithilfe eines Kolbens Druck ausgeübt. Bei 1.0 bar beträgt der Dampfdruck von Wasser 2.34 kPa. Wie groß ist der Dampfdruck der Probe bei einem Druck von 20 MPa?
14 A4.7b Auf geschmolzenes Naphthalin bei 95 °C wird mithilfe eines Kolbens Druck ausgeübt. Bei 1.0 bar beträgt der Dampfdruck von Naphthalin 2.0 kPa und seine Dichte ist 0.962 g cm–3. Wie groß ist der Dampfdruck der Probe bei einem Druck von 15 MPa?
15 A4.8a Bei 1.00 atm und 350.75 K (seinem Schmelzpunkt) beträgt das Molvolumen eines Festkörpers 161.0cm3 mol–1. Das Molvolumen der Flüssigkeit ist unter diesen Bedingungen 163.3 cm3 mol–1. Bei 100 atm liegt der Schmelzpunkt bei 351.26 K. Wie groß sind die Schmelzenthalpie und -entropie des Festkörpers?
16 A4.8b Bei 1.00 atm und 427.15 K (seinem Schmelzpunkt) beträgt das Molvolumen eines Festkörpers 142.0 cm3 mol–1.Das Molvolumen der Flüssigkeit ist unter diesen Bedingungen 152.6 cm3 mol–1. Bei 1.2 MPa liegt der Schmelzpunkt bei 429.26 K. Wie groß sind die Schmelzenthalpie und -entropie des Festkörpers?
17 A4.9a Der Dampfdruck von Dichlormethan bei 24.1 °C beträgt 53.3 kPa, seine Verdampfungsenthalpie ist 28.7 kJ mol–1. Bei welcher Temperatur beträgt sein Dampfdruck 70.0 kPa?
18 A4.9b Der Dampfdruck eines Stoffs bei 20.0°C beträgt 58.0 kPa, seine Verdampfungsenthalpie ist 32.7 kJ mol–1.Bei welcher Temperatur beträgt sein Dampfdruck 66.0 kPa?
19 A4.10a Der Dampfdruck einer Flüssigkeit wird im Temperaturbereich von 200 K bis 260 K durch die empirische Formel ln(p/Torr) = 16.255 – 2501.8/(T/K) beschrieben. Berechnen Sie die Verdampfungsenthalpie der Flüssigkeit.
20 A4.10b Der Dampfdruck einer Flüssigkeit wird im Temperaturbereich von 200 K bis 260 K durch die empirische Formel ln (p/Torr) = 18.361 – 3036.8/(T/K) beschrieben. Berechnen Sie die Verdampfungsenthalpie der Flüssigkeit.
21 A4.11a Der Dampfdruck von Benzol wird im Temperaturbereich von 10°C bis 30°C durch die empirische Formel log (p/Torr) = 7.960 – 1780/(T/K) beschrieben. Bestimmen Sie (a) die Verdampfungsenthalpie und (b) den Normalsiedepunkt von Benzol.
22 A4.11b Der Dampfdruck einer Flüssigkeit wird im Temperaturbereich von 15 °C bis 35 °C durch die empirische Formel log(p/Torr) = 8.750 – 1625/(T/K) beschrieben. Bestimmen Sie (a) die Verdampfungsenthalpie und (b) den Normalsiedepunkt der Flüssigkeit.
23 A4.12a Benzol erstarrt bei 5.5 °C; dabei ändert sich seine Dichte von 0.879 g cm–3 auf 0.891 g cm–3. Die Schmelzenthalpie der Verbindung beträgt 10.59 kJ mol–1. Bestimmen Sie den Gefrierpunkt von Benzol bei einem Druck von 1000 atm.
24 A4.12b Eine Flüssigkeit erstarrt bei –3.65 °C; dabei ändert sich ihre Dichte von 0.789 g cm–3 auf 0.801 g cm–3. Die Schmelzenthalpie der Verbindung beträgt 8.68 kJ mol–1. Bestimmen Sie den Gefrierpunkt der Flüssigkeit bei einem Druck von 100 MPa.
25 A4.13a In Los Angeles beträgt die Leistungsdichte der Sonneneinstrahlung am Boden um die Mittagszeit 1.2 kW pro Quadratmeter. Ein Swimmingpool mit einer Fläche von 50 m2 liegt direkt in der Sonne; wie schnell verdunstet daraus das Wasser maximal? (Nehmen Sie an, die einfallende Energie werde vollständig absorbiert.)
26 A4.13b Die Leistungsdichte der Sonneneinstrahlung am Boden betrage um die Mittagszeit 0.87 kW pro Quadratmeter. Ein See mit einer Fläche von 1.0 ha (1 ha = 104 m2) liegt direkt in der Sonne. Wie schnell verdunstet daraus das Wasser maximal? (Nehmen Sie an, die einfallende Energie werde vollständig absorbiert.)
27 A4.14a Bei 25 °C steht in einem Labor mit der Größe 5.0 m · 5.0 m · 3.0 m ein offenes Gefäß mit (a) Wasser, (b) Benzol, (c) Quecksilber. Welche Masse jeder Substanz findet man in der Raumluft, wenn keine Lüftung stattfindet? (Gegeben sind die Dampfdrücke (a) 3.2 kPa, (b) 13.1 kPa, (c) 0.23 kPa.)
28 A4.14b An einem kalten, trockenen Wintermorgen hat sich Reif gebildet; die Außentemperatur beträgt –5°C, der Partialdruck des Wasserdampfes in der Atmosphäre ist auf 0.30 kPa gefallen. Kann der Reif sublimieren? Wie groß muss der Partialdruck des Wassers in der Atmosphäre mindestens sein, damit der Reifmit Sicherheit liegen bleibt?
29 A4.15a Naphthalin, C10H8, schmilzt bei 80.2°C. Der Dampfdruck der Flüssigkeit beträgt 1.3 kPa bei 85.8 °C und 5.3 kPa bei 119.3 °C. Berechnen Sie mithilfe der Clausius–Clapeyron-Gleichung (a) die Verdampfungsenthalpie, (b) den Normalsiedepunkt, (c) die Verdampfungsentropie am Siedepunkt.
30 A4.15b Der Normalsiedepunkt von Hexan beträgt 69.0°C. Bestimmen Sie (a) seine molare Verdampfungsenthalpie und (b) seinen Dampfdruck bei 25 °C und 60°C.
31 A4.16a Berechnen Sie den Schmelzpunkt von Eis unter einem Druck von 50 bar. Die Dichte von Eis beträgt unter diesen Bedingungen etwa 0.92 g cm–3, die von Wasser 1.00 g cm–3.
32 A4.16b Berechnen Sie den Schmelzpunkt von Eis unter einem Druck von 10 MPa. Die Dichte von Eis beträgt unter diesen Bedingungen etwa 0.915 g cm–3, die von Wasser 0.998 g cm–3.
33 A4.17a Wie groß ist der Anteil der Verdampfungsenthalpie von Wasser, der für die Ausdehnung des Wasserdampfes verbraucht wird?
34 A4.17b Wie groß ist der Anteil der Verdampfungsenthalpie von Ethanol, der für die Ausdehnung seines Dampfs verbraucht wird?
Schwerere Aufgaben3)
Rechenaufgaben
1 4.1 Die Temperaturabhängigkeit des Dampfdrucks von festem Schwefeldioxid wird näherungsweise durch die empirische Formel log(p/Torr) = 10.5916 – 1871.2/(T/K) beschrieben. Die entsprechende Beziehung für flüssiges Schwefeldioxid lautet log(p/Torr) = 8.3186 – 1425.7/(T/K). Bei welchem Druck und welcher Temperatur liegt der Tripelpunkt von Schwefeldioxid?
2 4.2 Freon-12 (CF2Cl2) war als Treibgas in Spraydosen sehr verbreitet, bevor seine schädigende Wirkung auf die Ozonhülle der Erde bekannt wurde. Seine Verdampfungsenthalpie am Normalsiedepunkt, –29.2 °C, beträgt 20.25 kJ mol–1. Welchen Druck muss eine Dose Haarspray aushalten, nachdem sich ihr Inhalt in der Sonne auf 40°C erwärmt hat? Nehmen Sie ΔVH im betrachteten Temperaturbereich als konstant an und setzen Sie den für –29.2 °C gegebenen Wert ein.
3 4.3 Experimentell wurde die Verdampfungsenthalpie einer flüssigen Probe an ihrem Normalsiedepunkt (180 K) zu 14.4 kJ mol–1 bestimmt. Das molare Volumen der Flüssigkeit und des Dampfs am Siedepunkt beträgt 115 cm3 mol–1 bzw. 14.5 dm3 mol–1. (a) Bestimmen Sie die Ableitung dp/dT aus der Clapeyron-Gleichung. (b) Wie groß ist der prozentuale Fehler, wenn Sie stattdessen die Clausius–Clapeyron-Gleichung verwenden?
4 4.4 Wie unterscheiden sich die Steigungen des chemischen Potenzials als Funktion der Temperatur auf beiden Seiten (a) des Standardgefrierpunkts und (b) des Standardsiedepunkts von Wasser? Um wie viel größer ist das chemische Potenzial von auf –5 °C unterkühltem Wasser im Vergleich zu dem von Eis bei derselben Temperatur?
5 4.5 Berechnen Sie den Unterschied in der Steigung des chemischen Potenzials als Funktion
