2. Klausur zur Vorlesung Einführung in die physikalische Chemie für Lehramtskandidaten Modul 4, Wintersemester 05/06

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Carl Förstner
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1 . Klausur zur Vorlesung Einführung in die hysikalische Cheie für Lehratskandidaten Modul 4, Winterseester 5/6 3. März 6, Uhr Nae, Vornae:... Geburtsdatu, -ort:... Matrikelnuer:... Fachseester,. Fach:... Für die Benotung wichtige Erklärung: Ich schreibe die PC-Klausur zu Modul 4 zu ersten Mal Ich habe bereits eine PC-Klausur an der Uni Köln nicht bestanden Hinweise - Bitte Naen auf jedes Blatt schreiben. - Auch der sweg wird bewertet und uss daher festgehalten werden. - äuschungsversuch ( z. B. Mitführen eines Mobiltelefons ) führt zu Ausschluss von der Klausur. - Zugelassenes Hilfsittel ist ausschließlich ein aschenrechner ohne Grahik-Anzeige. - 5 Punkte werden für das Bestehen der Klausur benötigt. Aufgabe Punkte erreicht Punkte erreichbar Gesatunktzahl:

2 Aufgabe Ein Fahrradreifen wird bei niedriger eeratur C auf einen Druck,5 bar aufgeut. Säter steht er in der rallen Sonne und erhitzt sich auf 6 C. Die Luft i Reifen verhalte sich ideal. a) Auf welchen Wert wächst der Reifendruck an unter der Annahe, dass sich der Reifen nicht ausdehnt? ( 6 Punkte ) b) Skizzieren Sie das (V)-Diagra für dieses Proble. ( 4 Punkte ) c) Skizzieren Sie das ()-Diagra für dieses Proble. ( 4 Punkte ) d) Auf welchen Wert steigt der Reifendruck unter der Annahe, dass das Voluen des Reifens u % anwächst? ( 4 Punkte ) a) V nr nr V V n R,5 bar ( ) ( 73 + ) K K,94 bar b) c) Druck Druck "Isochore" "Isochore" V Reifen Voluen eeratur d) analog a), jedoch Voluina ungleich: ( ) ( 73 + ) V K %,94 bar,5 bar, 67 bar V K %,

3 Aufgabe Ein Mol eines idealen Gases werde isobar von 73 K auf 373 K erwärt. a) Skizzieren Sie diesen Vorgang in eine (V)-Diagra (bitte große Skizze!). ( 4 Punkte ) b) Berechnen Sie die zugeführte Wäreenge Q und die Zunahe der Enthalie H. ( 6 Punkte ) c) Skizzieren Sie in das Diagra aus a) die Isotheren für und. ( Punkte ) d) Berechnen Sie die Differenz der inneren Energien U zwischen den beiden Isotheren. ( 4 Punkte ) e) Welche Voluenarbeit W verrichtet das Gas während der Erwärung? ( 3 Punkte ) f) Schraffieren Sie in obige Diagra die Fäche, die dieser Voluenarbeit entsricht. ( Punkte ) olare Gaskonstante R 8,3 JÿMol - K - a) ( s. Abb.) b) aus du : dq + dw folgt: dq du dw du + ÿ dv : dh Druck "Isotheren" it c 5/ R: H Q n ÿ c ÿ Mol ÿ5/ R ÿ K,8 kj U c v U c) ( s. Abb.) d) Da U Zustandsfunktion ist und auf Isotheren konstant, braucht nur der isochore Weg zwischen den beiden Isotheren berechnet zu werden: V (,4 l ) Voluen du dq + dw it dw Ø U Q n ÿ cv ÿ Mol ÿ3/ R ÿ K,5 kj e) du dq + dw Ø dw du - dq Mol ÿ(5/ - 3/) ÿ R ÿ K 83 J f) Da der Druck konstant ist, entsricht der Arbeit das Rechteck W ÿ V.

4 Aufgabe 3 In l wares Wasser der eeratur 5 C wird ein 3 g schwerer würfel der eeratur, C gegeben. a) Welche Gleichgewichts-eeratur stellt sich ein, nachde das gescholzen ist? ( 9 Punkte ) b) Berechen Sie die Gesat-Entroieänderung S ges. ( 9 Punkte ) c P (H O(l)) 75,5 JÿK - ol - H (H O) 6, kj/mol a) Die Entroie allein ist die treibende Kraft, denn H : H b) S S n H c Q H n H + n H n + S + S c c + + S n n H O n + ( ) n ( ) n H O d + n H O H H ln M M H O H O + M J J J J 36,7 + 5, 39,3 +,5 K K K K c n H O H O für const. uss das Integral genoen werden : gesat 84,5 K,4 C c d nur für const., hier also nur für den Schelzvorgang it Q n 3 H O( l) H O ln H

5 Aufgabe 4 Bestien Sie folgende Konstanten: a) Berechnen Sie die Henrysche Konstante für die Bro in etrachlorkohlenstoff. Der Dafdruck einer,394 %igen beträgt (bei 5 C) Br,6 Pa. ( 5 Punkte ) b) Berechnen Sie die ebullioskoische Konstante von Benzol aus der Beobachtung, dass, g Bihenyl (s. Abbildung) in 5 g Benzol gelöst zu einer Siedeunktserhöhung von,3 C führen. ( 8 Punkte ) a) K Henry / X,6 Pa / (,394ÿ,) 5,4 kpa ( 54 hpa ) b) K E / B it B n Bihenyl / Benzol n Bihenyl Bihenyl / M Bihenyl it M Bihenyl (ÿ + ÿ)g / Mol 54 g / Mol (vgl. Abb.) Ø K E,53 KÿMol - ÿkg

6 Aufgabe 5 Zur Kalibrierung einer Leitfähigkeitsesszelle wird der Widerstand für eine KCl- der Leitfähigkeit κ kalibrier,77 Ω - - zu R kalibrier 55 Ω bestit. Anschließend wird der Zell-Widerstand in einer 6, µ NH 4 OH- zu R NH4OH Ω bestit. a) Berechnen Sie die sezifische Leitfähigkeit κ NH4OH der NH 4 OH-. ( 6 Punkte ) b) Bestien Sie den Dissoziationsgrad α. ( 8 Punkte ) λ + (NH 4 + ) 73ÿ -4 Ω - ol - λ - (OH - ) 98ÿ -4 Ω - ol - a) κ κ kalibrier R Rkalibrier κ κ kalibrier,77 Ω 6,36 Ω R R Ω kalibrier 55 Ω 4 b) α Λ Λ κ c λ + + λ 4 6,36 Ω 6 6 Mol l 4 Ω ( ) Mol l l,39 39, % dissoziiert

7 Aufgabe 6 Lötzinn ist eine eutektischen Mischung aus Blei und Zinn. a) Skizzieren Sie qualitativ das flüssig/fest-phasendiagra einer Blei/Zinn-Mischung. ( 6 Punkte ) b) Schraffieren Sie das Phasengebiet, in de Flüssigkeit und festes Blei koexistieren. ( 3 Punkte ) c) Wählen Sie einen Punkt initten dieses Gebietes und bestien Sie grahisch die Zusaensetzung der Flüssigkeit in diese Punkt. ( 5 Punkte )

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