A 1.1 a Wie groß ist das Molvolumen von Helium, flüssigem Wasser, Kupfer, Stickstoff und Sauerstoff bei 1 bar und 25 C?

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1 A 1.1 a Wie groß ist das Molvolumen von Helium, flüssigem Wasser, Kupfer, Stickstoff und Sauerstoff bei 1 bar und 25 C? (-> Tabelle p) A 1.1 b Wie groß ist der Auftrieb eines Helium (Wasserstoff) gefüllten (kugelförmigen) Gasballons mit 10m Durchmesser bei Normalbedingungen? (Luft ~ 20% Sauerstoff + 80% Stickstoff) A 1.1 c Welchem Druck in bar (atm) entspricht eine Quecksilbersäule von 760 mm? A 1.1 d Wie viel m Wassersäule entspricht der Normluftdruck von 1 atm? A 1.2 a) Wie groß ist der Druck in einem Gefäß von 3,00 l Inhalt, wenn sich 10,00 g Stickstoff bei 50 o C darin befinden? b) In einem Volumen von 2 l sind 16,00 g Helium. Bei welcher Temperatur beträgt der Druck 100 bar? A 1.3 a Wieviel Sauerstoff befindet sich in einer Stahlflasche von 50 l Inhalt, wenn der Druck bei 20 o C 125 bar beträgt? A 1.3 b Wie groß ist der Auftrieb eines (kugelförmigen) Heißluftballons mit 10m Durchmesser bei Normalbedingungen, wenn die Luft im Inneren mit 80 C angenommen wird? Verwenden Sie für die Berechnung den Volumenausdehnungskoeffizienten γ = 1 / 273,15 C. (Luft ~ 20% Sauerstoff + 80% Stickstoff) A 1.3 c Wie groß ist der Auftrieb eines (kugelförmigen) Heißluftballons mit 10m Durchmesser bei Normalbedingungen, wenn die Luft im Inneren mit 80 C angenommen wird? Verwenden Sie für die Berechnung das ideale Gasgesetz. (Luft ~ 20% Sauerstoff + 80% Stickstoff) A 1.4 Die Dichte von Stickstoff beträgt bei 15 o C und 1 bar 1,17 kg/m 3. Wie groß ist die mittlere quadratische Geschwindigkeit der Moleküle? A 1.5 Man gebe die mittlere quadratische Geschwindigkeit, die mittlere Bewegungsenergie und die Bewegungsenergie pro Mol für Helium bei 300 K an

2 A 1.6 Man berechne die Dichte von CO bei 420 K und 85 bar mit den Virialkoeffizienten. A 1.7 Man berechne den Druck, der bei 350 K entsteht, wenn 200 g C0 2 in einem Behälter von 3 l eingeschlossen sind, a) mit der Van der Waals Gleichung b) mit der Gleichung von Redlich und Kwong. A 1.8 Man berechne den Druck, der entsteht, wenn sich ein Mol Sauerstoff bei 290 K in einem Volumen von 0,35 l befindet: a) mit der Gleichung für ideale Gase b) mit den Virialkoeffizienten c) mit der Gleichung von van der Waals d) mit der Gleichung von Redlich und Kwong. (Messwert: 66,00 bar) - 2 -

3 A 2.1 Welche Arbeit wird geleistet, wenn 1 kg Wasser bei 100 o C (in der Küche) verdampft? ( ρ l (H 2 O) = 953,4 kg/m³ ; ρ g (H 2 O) = 0,5977 kg/m³ ) A 2.2 Wie groß ist die Änderung der inneren Energie, wenn 1 kg Wasser verdampft? A 2.3 Wie ändert sich die innere Energie beim Schmelzen von 1 kg Eis bei 0 o C? (h u = 334 kj/kg ; ρ s = 917,0 kg/m³ ; ρ l = 999,8 kg/m³ ; p = 1,013 bar) A 2.4 In einem Gefäß von 2,000 l Inhalt befinden sich 4,000 g Stickstoff bei 300,0 K. Man führt dem System 100,0 J an Wärme zu Wie ändern sich Druck, Temperatur, innere Energie und Enthalpie? Stickstoff soll als ideales Gas angenommen werden und die geringfügige Ausdehnung des Gefäßes durch die Temperaturerhöhung soll vernachlässigt werden. A 2.5 Wie groß ist c p für Mn bei T= 700K, 1400K und 2000K? (-> Tabelle D) A 2.6 Wie groß ist die Molare Wärmekapazität c p von CH 4 bei 900 K? A 2.7 Welche Energie ist notwendig, um 100 kg Aluminium von 25 C bis zum Schmelzpunkt bei 660 o C zu erhitzen? A 2.8 Welche Energie muß man aufwenden, um 100 kg Aluminium von 25 o C auf 1000 o C zu erhitzen? A 2.9 Wieviel Energie muß man aufbringen, um 1 kg Mangan von 25 C auf 1400 o C zu erwärmen? (-> Tabelle D, E ) - 3 -

4 A 2.10 Welche Arbeit muß man aufwenden, um 1 m ³ Stickstoff von p 1 = 1 bar auf p 2 = 100 bar bei 27 o C zu komprimieren ( ideales Gas )? A 2.11 Wie erhöht sich der Druck, wenn man ein Volumen, in dem sich Stickstoff bei 27 C und 1 bar befindet, auf 1/10 komprimiert? Dabei soll der Vorgang einmal adiabatisch und einmal isotherm verlaufen. A 2.12 In einem Bombenkalorimeter, das mit Luft (p = 2 bar) gefüllt ist, verbrennt man 0,1 g Graphit. Man erhält dabei eine Wärmemenge von 3,28 kj. Die Temperatur beträgt 25 C. Wie groß sind Q, W, U und H bei diesem Vorgang? A 2.13 In einem Bombenkalorimeter befinden sich 0,10 mol CO und 0,10 mol O 2. Beim Ablauf der Reaktion erhält man eine Wärmemenge von 28,18 kj bei 25 C. Wie groß sind Q, W, U und H? A 2.14 Welche Wärme wird frei, wenn man bei 25 o C und 1 bar 1 kg ( H 2 O ) l aus H 2 und O 2 herstellt? A 2.15 Wie groß ist die Enthalpie von NaCl bei 1200 K? A 2.16 Wie groß ist die Enthalpie von O 2 bei 2000 K? (-> Tabelle D, F) A 2.17 Wie groß ist die Enthalpie von Mn bei 1673 K? (-> Tabelle F) A 2.18 Wie groß ist der untere Heizwert H u von 1 kg Benzol bei 25 o C? - 4 -

5 A 2.19 Welche Wärme entsteht, wenn bei 900 K ein Kilogramm Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid verbrennt? (-> Tabellen D, F) A 2.20 Wie groß ist die Reaktionsenthalpie beim Standarddruck und bei 1000 K für die Reaktion: 4 FeS O 2 2 Fe SO 2 A 2.21 Welche Wärme wird bei 1 bar und 500 K frei, wenn die Reaktion N H 2 2 NH 3 abläuft? A 2.22 Man schätze die Wärme ab, die bei der Neutralisation von 100 ml einer 0,1 n Säure bei 25 o C entsteht. (-> ideal verdünnte Säure) A 2.23 Wie groß ist der Wärmeumsatz bei 25 o C, wenn man CO 2 in eine Bariumchloridlösung einleitet und dabei 1 kg BaCO 3 ausfällt? - 5 -

6 A 3.1 Wie groß ist die Entropieänderung, wenn man ein Mol Wasser bei 100 o C verdampft? A 3.2 Wie groß ist die Entropieänderung, wenn man ein Mol eines idealen Gases isotherm von 10 l auf 1 l komprimiert? A 3.3 Wie groß ist die Entropieänderung, wenn man 1 kg Wasser von 20 C auf 50 C aufwärmt? A 3.4 Wie groß ist die Entropieänderung, wenn man 1 kg Wasser von 20 C und 1 kg Wasser von 80 C mischt? A 3.5 Wie groß ist die Entropie von Fe 2 O 3 bei 1000 K? A 3.6 Wie groß ist die Reaktionsentropie bei 1000 K für die Reaktion: 4 FeS O 2 2 Fe SO 2 A 3.7 Wie groß ist die Reaktionsentropie bei 500 K für die Reaktion: N H 2 2 NH 3-6 -

7 A 4. 1 Wie groß ist die freie Enthalpie von Fe 2 O 3 bei 1 bar und 1000 K? (vgl. A 3.5) A 4.2 Wie groß ist die freie Enthalpie des Stickstoffs bei 900 K und 5 bar? (-> Tabellen D, F) A 4.3 Wie groß ist die freie Reaktionsenthalpie bei 1000 K für die Reaktion: 4 FeS O 2 2 Fe SO 2 (vgl. A 2.20 und A 3.6) A 4.4 Wie groß ist die freie Reaktionsenthalpie bei 1500 K für die Reaktion 2 H 2 O 2 H 2 + O 2 wenn die Stoffe jeweils bei 1 bar vorliegen? - 7 -

8 A 5.1 Bei -10 o C beträgt der Dampfdruck des Kohlendioxids 26,47 bar, die Dichte der Flüssigkeit 980,8 kg/m 3 und die Dichte des Dampfes 70,5 kg/m 3. Bei -7,5 o C beträgt der Dampfdruck 28,44 bar. Man schätze die Verdampfungswärme bei -10 o C ab. A 5.2 Bei -100 o C beträgt der Sublimationsdruck von Kohlendioxid 0,139 bar, bei -60 o C beträgt er 4,10 bar. Man schätze den Sublimationsdruck bei -80 o C ab. A 5.3 Im Tripelpunkt beträgt die Dichte des flüssigen Wassers 999,8 kg/m 3, die des Eises 917,0 kg/m 3, die Schmelzwärme beträgt 6,01 kj/mol. Um wieviel erniedrigt sich die Schmelztemperatur bei einer Druckerhöhung von 1 bar? A 5.4 Man berechne die Gleichgewichtskonstante K (K p, K c ) bei 700 K für die Reaktion: H 2 + J 2 2 HJ Welche Konzentration HJ stellt sich ein, wenn sich anfänglich nur 0,1 mol H 2 und 0,1 mol J 2 in einem Behälter mit einem Volumen von 1 Liter befinden? A 5.6 Man berechne die Normalspannung E 0 einer Zn Zn 2+ -Elektrode aus den thermodynamischen Daten. A 5.7 Man berechne die Normalspannung E 0 einer Cu Cu 2+ -Elektrode aus den thermodynamischen Daten. (vgl. A 5.6) - 8 -