Второй закон термодинамики, 11 задача

Химия Физическая химия
1
  1. Пользуясь справочными данными, рассчитайте стандартное изменение энтропии в реакции
    H2(газ) +1/2O2(газ) = H2O(газ)
    а) при 25 ◦C; б) при 300 ◦C.
    О т в е т ы.
    а) rS◦
    298 =−44,4 Дж/(моль ·К);
    б) rS◦
    573 =−51,2 Дж/(моль ·К).

с пунктом а понятно, но с пунктом б не понял. Я использовал deltaS=C*ln(T2/T1), но что в этом случае принимать за теплоемкость? теплоемкость воды? Или нужно решать по другому?

1 лайк
2

Изменение теплоемкости в реакции, \Delta C_p . Или можешь рассчитать новые энтропии реагентов и продуктов по формуле S_{2}=S_1 + C_p \ln{\frac{T_2}{T_1}} , а потом найти \Delta S реакции. Но эти два способа, по сути, одно и тоже
Чтобы найти \Delta_rS^{298} нужны стандартные энтропии реагентов и воды, и

\Delta_rS^{298}=S^{298}( \pu{H_{2}O})-S^{298}( \pu{H_{2}})-\frac{1}{2}S^{298}( \pu{O_{2}})

Соответственно

\Delta_rS^{573}=S^{573}(\pu{H_{2}O})-S^{573}(\pu{H_{2}})-\frac{1}{2}S^{573}(\pu{O_{2}})

Как найдем энтропии веществ при 573К? Пользуемся знакомой формулой:

\Delta S=S(T_2)-S(T_1)=C\ln{\frac{T_2}{T_1}}\Rightarrow S(T_2)=S(T_1)+C\ln{\frac{T_2}{T_1}}

Соответственно

S^{573}(\pu{H_{2}O})=S^{298}(\pu{H_{2}O})+C(\pu{H_{2}O})\ln{\frac{573}{298}}
S^{573}(\pu{H_{2}})=S^{298}(\pu{H_{2}})+C(\pu{H_{2}})\ln{\frac{573}{298}}
S^{573}(\pu{O_{2}})=S^{298}(\pu{O_{2}})+C(\pu{O_{2}})\ln{\frac{573}{298}}

Отсюда

\Delta_rS^{573}= S^{298}(\pu{H_{2}O})+C(\pu{H_{2}O})\ln{\frac{573}{298}}-S^{298}(\pu{H_{2}})-C(\pu{H_{2}})\ln{\frac{573}{298}}-\frac{1}{2} S^{298}(\pu{O_{2}})-\frac{1}{2}C(\pu{O_{2}})\ln{\frac{573}{298}}

Если энтропии и ClnT собрать то:

\Delta_rS^{573}=\Delta_rS^{298}+\ln{\frac{573}{298}}\left(C(\pu{H_{2}O})-C(\pu{H_{2}})-\frac{1}{2}C(\pu{O_{2}})\right)

То что в скобке это по сути \Delta_rC (разность теплоемкостей продуктов и реагнтов с учетом коэффициентов), отсюда последняя формула

\Delta_rS^{573}=\Delta_rS^{298}+\Delta_rC\ln{\frac{573}{298}}
11 лайков
3

не додумался, рахмет!

1 лайк
4

Простите но, в последнем формуле у меня получилось ответ ∆S 573 =-50.9 J/K но самом деле ответ в книге= -51,2 дЖ/К
По-моему теплоемкость тоже зависит от температуры

5

может и зависит, но тогда все становится слишком страшно. Ваш ответ в принципе приемлем

6

Мне кажется что вы где то округлили ( я только в 8 классе узнал что для того чтобы ответы выходили более точными их можно сохранять в калькуляторе нажав на кнопочку Ans и использовать в дальнейших расчётах , однако я не думаю что вы такой глупенький )

7

Часто зависимостью теплоемкости от температуры пренебрегают. Этой зависимостью не нужно пренебрегать только когда вам дают теплоемкость, но в данной задаче не дали. Если не пренебрегать, то нужно будет интегрировать теплоемкость от T1 до T2. Скорее всего в книге просто округлили как то (ну или вы округлили) и поэтому ответ не значительно различается

4 лайка
8

Добрый день! При реешении использовал значение с интернета для теплоемкости газобразной воды (2,2 Дж/г•К). Но, вышло -52,59 Дж/моль•К. А если бы использовал теплоемкость для жидкой воды(4.184Дж/г •К) ответ выходит. Значит ли это что ответ не правильный? Или я при вводе ошибся?
(А также брал что: теплоемкость H2 =14,27Дж/г•К, а O2=0.913 Дж/г•К)

1 лайк
9

если в расчетах нет ошибки, то вполне возможно

1 лайк