Основы Физической Химии (2019) задача 7-7

Рассчитайте температуру, при которой две формы CaCO_3 — кальцит и арагонит — находятся в равновесии при давлении 1 атм. При 25^{o}C ∆_fG^{o} кальцита и арагонита равны −1128,79 и −1127,75 кДж/моль соответственно, а Δ_fH^{o} равны −1206,92 и −1207,13 кДж/моль соответственно. Считайте, что ΔC_P = 0.


Мне было вот такая идея:
P= const значит у нас будет формула, примерно так;

dG_m=-S_m \cdot dT. (Equation 1)

Как только давление постоянно, у нас энтропия будет равно:

S_m = \frac{q}{T} = \frac{H_m}{T}.

И у нас уравнение 1 имеет вот такой вид:

dG_m= - S_m \cdot dT = - \frac{H_m}{T} \cdot dT

После этого я интегрировал эту уравнение, имхо вот так:

\int\limits_{T_1}^{T_2}dG_m = -\int\limits_{T_1}^{T_2} \frac{H_m}{T} \cdot dT

H_m= const потому что P=const , и так после интегрирование, у меня получилось:

∆G = - ∆H \cdot ln \frac{T_2}{T_1}

И я эту формулу использовал для решения задач в виде:

∆G^{o}(T_2) = ∆G^{o}(T_1) - ∆H \cdot ln\frac{T_2}{T_1}

Нашел ∆G^{o}(25^{o}C) и ∆H:

∆G^{o}(25^{o}C) = ∆_fG^{o}(арагонит) - ∆_fG^{o}(кальцит) = - 1127,75 -(-1128,79) = 1,04 кДж/моль
∆H = ∆_fH^{o}(арагонит) - ∆_fH^{o}(кальцит)= -1207,13-(-1206,92)= -0,21 кДж/моль

После этого, я взял ∆G(T_2)=0 и поставил все данные:

0 = 1,04 - (-0,21) \cdot ln \frac{T_2}{298,15}

И у меня получилось T_2=2,1K, на самом деле ответ 50К
Где у меня ошибка, скажите пж

Ну смотри. Сказали что dCp=0, значит dH не зависит от температуры. Так же как и dS при p=const, тогда по уравнению dG=dH-TdS найдем стандартную энтропию образования каждой формы. Запиши уравнение перехода арагонита в кальцит ( или наоборот ) и найди температуру при которой dG принимает такое значение что бы было равновесие ( какое значение это будет?)
P. S. У меня вышло 50 К без табличных значений используя только то что я написал выше

3 лайка

Или надо использовать справочные данные?

Решив так 56К вышло, так как точность низкая, торопился.
Но я сомневаюсь в правильности своего решение, просто помню как такие задачи так решал обычно

Спойлер

Короче посчитал более точно с энтропиями до 5 чисел, вышло 50,13K
Лучше не смотри решение

2 лайка

Тогда это формула не существует?

∆G^{o}(T_2) = ∆G^{o}(T_1) - ∆H \cdot ln\frac{T_2}{T_1}

существует
Попытаюсь разобраться в ошибке твоего решение.
Ее нашел, почему ты взял что энтропия зависит от температуры ? У нас здесь dCp≈0, если раскрыть больше твою формулу то у нас dS=cpdt/t, может в этом ошибка. Точнее зависит но dCp=0 же, зануляется вроде как
Могу глубоко ошибаться

1 лайк

Когда? При ∆C_P > 0 (или <)?

image
Вот это просто неверно, непонятно откуда ты взял эту формулу.

2 лайка

Просто думал, что при постоянном давлении q=∆H

UPD: то время знания не хватило, тупанул q=∆H а не H_m

При постоянном давлении \delta Q=dH\implies Q=\Delta H. Просто ты говоришь что молярная энтальпия системы равна теплоте. Что такое теплота? Это энергия которая была поглощена или выделена во время процесса, в виде тепла. А молярная энтальпия - это просто какая-та характеристика системы при каких-то условиях. Если в каком-то изобарном процессе изменяется энтальпия системы, то теплота поглoщенная или выделенная равна изменению энтальпии системы, Q=\Delta H

1 лайк

Как я понял, то Вы решали так:

Но у нас же энтропия тоже зависит от температуры, либо я неправильно понял Ваше решение.

dCp≈0
dS=CpdT/T поэтому не зависит, ну как бы зануляеться

2 лайка

Так ∆C_P=0 значит, что теплоемкости кальцита и арагонита равны между собой, т.е. теплоемость не меняется в ходе реакции.

Не знаю, просто у Эткинса так написано


Но я думал что, не всегда q=∆H


Как у тебя H_m превратился в \Delta H\,?

1 лайк

А где в учебнике написано что q=H_m ? И да, H_m и \Delta H это совсем разные вещи. Ты можешь определить что означает каждое? Ты понял мое первое сообщение?

1 лайк

Нет не написано, просто в выводе 5.4 было молярная энтропия и энергия Гиббса и я с этим запутался)

∆H это изменение энтальпии во время процесса и Hm это молярная энтальпия какой нибудь вещество в самом деле это не существует, должно было ∆Hm

Да понял)

2 лайка

Существует же). У системы есть своя энтальпия, своя энтропия, мвоя энергия Гиббса. Когда мы пишем G=H-TS, G - это энергия Гиббса система, H - это энтальпия системы, T - температура системы, S - энтропия системы

2 лайка

Я просто Hm использовал как молярная энтальпия вещества)

2 лайка

Получилось решить?

1 лайк