2003 A

‫בס"ד‪ ,‬ד' באדר א'‪ ,‬ה' תשס"ג‬

‫מבח בכימיה פיזיקלית א' – קורס מס' ‪84 209 01‬‬ ‫סמסטר א'‪ ,‬מועד א'‪ ,‬תשס"ג‪6/2/2003 ,‬‬ ‫מרצה‪ :‬פרופ' דורו אורב‬ ‫‰ למבח ‪ 2‬חלקי ובכל חלק ‪ 2‬שאלות‪.‬‬ ‫‰ יש לענות על כל השאלות‪.‬‬ ‫‰ בפתרו כל שאלה יש לפרט את מהל החישוב ולציי כל הנחה רלוונטית הדרושה‬ ‫לפתרו המלא‪.‬‬ ‫‰ יש להקפיד על ציו יחידות מתאימות לכל ער וגודל‪.‬‬ ‫‰ מותר להשתמש במחשבו ובכל חומר עזר שותק אחר‪.‬‬

‫בהצלחה !!‬

‫חלק א' שעתיי‬ ‫שאלה מס' ‪ 25) 1‬נקודות(‬ ‫‪ 1‬מול גז אידיאלי מונואטומי בלח ‪ 10‬אטמוספירות ובטמפ' ‪ 100 oC‬עובר סדרה של תהליכי‬ ‫הפיכי ‪ ,‬עפ"י הסדר הבא‪:‬‬ ‫‪(I‬‬

‫התפשטות איזותרמית לנפח כפול מהנפח ההתחלתי‪.‬‬

‫‪(II‬‬

‫התפשטות אדיאבטית לנפח גדול בליטר אחד‪.‬‬

‫ענה‪/‬י על השאלות הבאות‪:‬‬ ‫‪ (1‬חשב‪/‬י את החו והעבודה עבור כל תהלי בנפרד ועבור כלל התהליכי ‪.‬‬ ‫‪ (2‬בהנחה שהתהליכי הנ"ל מהוי חלק ממעגל תרמודינמי המיועד לספק עבודה‪ ,‬מהי היעילות‬ ‫המקסימלית של המעגל? חשב‪/‬י את כמות העבודה שנית לקבל ממעגל זה כאשר מספקי ‪1‬‬ ‫קילוג'אול חו ‪ .‬מדוע לא נית לקבל את כל החו כעבודה?‬ ‫‪ (3‬שרטט‪/‬י את סדרת התהליכי‬

‫הנ"ל בדיאגרמת ‪ .PV‬השל ‪/‬י את השרטוט למעגל כוח‬

‫אידיאלי שהיעילות שלו הינה היעילות שחישבת בסעי ‪ .2‬ציי ‪/‬י מהו כל תהלי וציי ‪/‬י ליד כל‬ ‫"פינה במעגל" את הלח והנפח הרלוונטיי ‪.‬‬

‫‪1‬‬

‫שאלה מס' ‪ 25) 2‬נקודות(‬ ‫)‪C(g‬‬

‫)‪A(g) + B(g‬‬

‫התגובה הנ"ל מתרחשת כולה בפאזה גזית‪ .‬נמצא‪ ,‬שכאשר הוכנסו ‪ 1‬מול ‪ A‬ו ‪ 1‬מול ‪ B‬לכלי‬ ‫התגובה בלח אטמוספרי ובטמפ' החדר‪ ,‬כמות ‪ A‬במצב שיווי משקל ירדה ב ‪.2%‬‬ ‫בהנחה ש ‪ ∆H‬של התגובה אינו תלוי בטמפ'‪ ,‬והגזי מתנהגי באידיאליות‪ ,‬ענה‪/‬י על השאלות‬ ‫הבאות‪:‬‬ ‫‪ (1‬רשו ‪/‬י ביטוי מפורט עבור קבוע שיווי משקל לתגובה הנ"ל כפונ' של קואורדינטת התגובה‪,‬‬ ‫וחשב‪/‬י את ערכו בטמפ' החדר‪.‬‬ ‫‪ (2‬תאר‪/‬י את הרכב המערכת בזמ שיווי משקל בטמפ' החדר ובלח סטנדרטי‪ ,‬תו שימוש‬ ‫בשברי המולריי של המרכיבי ‪.‬‬ ‫‪ (3‬מה יהיה הרכב המערכת )שוב‪ ,‬שברי מולריי של המרכיבי ( באות תנאי התחלתיי ‪,‬‬ ‫א בלח של ‪ 10‬אטמוספירות? הסבר‪/‬י את התוצאות בהשוואה לסעי הקוד ‪.‬‬ ‫‪ (4‬כיצד צפויי להשתנות קואורדינטת התגובה וקבוע שוו"מ של התגובה ע‬ ‫הטמפרטורה? הסבר‪/‬י‪.‬‬ ‫נתוני בלח אטמוספרי ובטמפ' החדר )‪:(298 oK‬‬ ‫‪∆H θf‬‬

‫‪278.81 kJ/mol‬‬

‫‪A‬‬

‫‪0‬‬

‫‪B‬‬

‫‪-296.83 kJ/mol‬‬

‫‪C‬‬

‫‪2‬‬

‫העלאת‬

‫מבח בכימיה פיזיקלית א' – קורס מס' ‪84 209 01‬‬ ‫סמסטר א'‪ ,‬מועד א'‪ ,‬תשס"ג‪6/2/2003 ,‬‬ ‫מרצה‪ :‬פרופ' דורו אורב‬

‫חלק ב' שעתיי‬ ‫‰ בפתרו כל שאלה יש לפרט את מהל החישוב ולציי כל הנחה רלוונטית הדרושה‬ ‫לפתרו המלא‪.‬‬ ‫‰ יש להקפיד על ציו יחידות מתאימות לכל ער וגודל‪.‬‬ ‫‰ מותר להשתמש במחשבו ובכל חומר עזר שלא מדבר שתמצאו לנכו ‪.‬‬

‫בהצלחה !!‬

‫שאלה מס' ‪ 25) 3‬נקודות(‬ ‫גז עובר את השינוי הבא במצבו‪:‬‬ ‫‪P = 1 atm, T = 298 oK Æ P = 100 atm, T= 200 oK‬‬

‫א‪ .‬חשב‪/‬י את הגדלי‬

‫‪ ∆U, ∆H, ∆S‬עבור ‪ 1‬מול גז ‪ E‬המציית למשוואת המצב הויריאלית‬

‫‪J‬‬ ‫הבאה‪ , Z = 1 :‬ובעל קיבול חו איזוברי של‬ ‫‪mol°k‬‬ ‫ב‪ .‬פתח‪/‬י ביטויי‬

‫המתייחסי‬

‫‪ , 20.78‬על פי הנתוני הנ"ל‪.‬‬

‫לתהלי איזותרמי עבור הגדלי‬

‫‪ ∆U, ∆S‬לגבי גז ‪LE‬‬

‫המציית למשוואת המצב הויריאלית הבאה‪ . Z = 1-AVT :‬דרוש שהביטויי הסופיי‬ ‫יהיו תלויי‬

‫בקבועי ובערכי התחלתיי וסופיי של משתני ווליומטרי‬

‫) ‪Ti, Tf,‬‬

‫‪ Vi, Vf‬וכדו'( על פי הצור ‪ .‬הנח‪/‬י שקיבולי החו הרלוונטיי אינ תלויי בטמפ'‪.‬‬ ‫‪J‬‬ ‫ג‪ .‬חשב‪/‬י ‪ ∆U, ∆S‬עבור ‪ 1‬מול גז ‪ LE‬בעל קיבול חו איזוברי של‬ ‫‪mol°k‬‬ ‫‪ A=1 liter-1K-1‬על פי הביטויי‬

‫‪ ,20.78‬ובעל‬

‫שפיתחת בסעי הקוד ‪ ,‬ועל פי הנתוני הבאי ‪:‬‬

‫‪P = 1 atm, T = 298 oK Æ P = 100 atm, T= 298 oK‬‬

‫‪3‬‬

‫שאלה מס' ‪ 25) 4‬נקודות(‬ ‫הלח הנמדד מעל תערובת ‪ Acetone:CS2‬הינו ‪ 360 Torr‬בטמפ' החדר‪ .‬נתו ש ‪ 2‬המרכיבי‬ ‫מסיסי באופ מלא אחד בשני‪ .‬השתמש‪/‬י בנתוני הבאי על מנת לענות על השאלות‪.‬‬ ‫)‪∆H θvap (Tb ,1atm‬‬

‫)‪Tb° (1atm‬‬

‫‪28.31 kJ/mol‬‬

‫‪48 oC‬‬

‫‪Acetone‬‬

‫‪26.74 kJ/mol‬‬

‫‪46 oC‬‬

‫‪CS2‬‬

‫ידוע שאצטו ו ‪ CS2‬בעלי אזאוטרופ בהרכב ‪ X(CS2)=0.608‬הרותח בטמפ' ‪ 39 oC‬בלח‬ ‫אטמוספרי‪ .‬וכ ‪ ,‬נניח ששינויי האנטלפיה אינ תלויי בטמפ' לצור העני ‪.‬‬ ‫‪ (1‬חשב‪/‬י את הרכבי הפאזה הגזית והפאזה הנוזלית ואת לחצי האדי של אצטו ושל ‪CS2‬‬ ‫נקיי בטמפ' החדר‪ .‬בטא‪/‬י את הרכבי הפאזות השונות ע"י השברי המוליי בכל פאזה‪,‬‬ ‫תו שימוש בהנחה שהפאזות השונות אידיאליות‪.‬‬ ‫‪ (2‬מהי תמיסה אידיאלית והא התערובת הנ"ל אידיאלית עפ"י הנתוני ? במידה ולא‪,‬‬ ‫הסבר‪/‬י את קביעת ‪ ,‬ותאר‪/‬י באופ כללי מצבי שבה תערובת של החומרי הנ"ל‬ ‫תתנהג כתמיסה אידיאלית‪.‬‬ ‫‪ (3‬הא‬

‫צפוי שקבועי הנרי של המרכיבי‬

‫החומרי הטהורי בטמפ' החדר? הסבר‪/‬י‪.‬‬

‫‪4‬‬

‫יהיו גבוהי‬

‫או נמוכי‬

‫מלח האדי‬

‫של‬