Kemi

Bestemmelse af helmholtz energi og gibbs energi ud fra temp og tryk

19. oktober 2014 af sejereje91 - Niveau: Universitet/Videregående

Hej,

Opgaven er vedhæftet og det drejer sig om opgave C.

Jeg er helt på bar bund mht denne opgave, da den jo ikke indeholder nogen specifikke stoffer..

Jeg ved blot at
delta A = delta U-T*delta S

delta G = delta H - T*delta S

Jeg forestiller mig at jeg skal beregne delta U først. Men jeg har ærlig talt inden idé ..

Jeg mangler blot et start hint, hvortil jeg kan komme videre.

Anyone?

Vedhæftet fil: Udklip.PNG

Brugbart svar (0)

Svar #1
19. oktober 2014 af Heptan

Svar #2
19. oktober 2014 af sejereje91

Tusind tak, jeg har ofte problemer med at få det hele til at give mening når jeg kun får et partialtryk forhold :-)!
Når man så skal bestemme Helmholtz energi efter, dette kan man da ikke gøre vha. gibbs energi?

Brugbart svar (0)

Svar #3
19. oktober 2014 af Heptan

Jeg er kommet i tanke om, at trykket af A nok ikke er dobbelt så stort som B.

Fordi der forbruges jo dobbelt så meget af B.

Hvis fx der forbruges ½ mol A, så er der 1½ mol A tilbage. Men der er 0 mol B tilbage.

Svar #4
19. oktober 2014 af sejereje91

Jamen.. så bliver det vel mere kompliceret?

Brugbart svar (0)

Svar #5
19. oktober 2014 af Heptan

Ja, det gør det.

Jeg har tænkt lidt over det, og jeg er kommet frem til følgende ...

Stofmængdeforholdet og partialtrykforholdet er identisk, dvs.

$\frac{p(C)}{p(B)}=\frac{n(C)}{n(B)}=\frac{1}{5}$

Hvis vi ser bort fra A, så ved vi at der ved start er 1 mol B. I ligevægt er stofmængden af C lig med x og stofmængden af B vil nu være (1 mol - 2x).

$\newline \frac{1}{5}=\frac{x}{1\ \textup{mol} -2x} \newline \newline \Leftrightarrow x=\frac{1}{7}\ \textup{mol}$

Dvs. at stofmængden af C i ligevægt er 1/7 mol ...

$\newline n(C)=\frac{1}{7}\ \textup{mol} \newline n(B)=1\ \textup{mol}-2\cdot \frac{1}{7}\ \textup{mol}=\frac{5}{7}\ \textup{mol} \newline n(A)=2\ \textup{mol} -\frac{1}{7}\ \textup{mol}=\frac{13}{7}\ \textup{mol}$

Den samlede stofmængde $n_{eq}=n(C)+n(B)+n(A)$ kan nu bruges til at beregne volumen:

$V=\frac{n_e_qRT}{p}$

hvor p er det totale tryk ved ligevægt, dvs. 1 bar.

Nu kan omregningsfaktoren mellem stofmængde og partialtryk $\frac{RT}{V}$ bestemmes, og partialtrykkene kan beregnes én for én ...

$\newline p(C)=n(C)\cdot \frac{RT}{V} \newline etc...$

Endelig kan ligevægtskonstanten beregnes:

$K=\frac{p(C)}{p(A)\cdot p(B)^2}$

Og Gibbs frie energi kan beregnes:

$\Delta _r G^\ominus =-RT\cdot \ln K$

Brugbart svar (0)

Svar #6
19. oktober 2014 af OliverGlue

Indre energi er konstant for en isoterm proces. Desuden kan entropiændringen for en gas beregnes ved ΔS = nR ln(Vf /Vi) for en isoterm proces, jeg tror mere det er vejen til facit?

Svar #7
19. oktober 2014 af sejereje91

nu kender jeg jo ikke indre energi så kan jo ikke sige hvad den er? ydermere kender jeg ikke volumen..

Brugbart svar (0)

Svar #8
19. oktober 2014 af Heptan

Du kan jo beregne volumen ved

#5

$V=\frac{n_e_qRT}{p}$

#6 men den er jo konstant, så det giver vel 0 i den formel ... ?

Brugbart svar (0)

Svar #9
19. oktober 2014 af OliverGlue

I #5 blev volumen beregnet. Siden den indre energi er konstant for en isoterm proces, må ændringen jo være nul og derfor behøves du ikke at kende den. Hvilket kursus er opgaverne fra?

Svar #10
19. oktober 2014 af sejereje91

Det er et eksamenssæt fra makroskopisk fysisk kemi.
i facit er den indre energi ikke nul.

Brugbart svar (0)

Svar #11
19. oktober 2014 af Heptan

Jeg går ikke på universitetet, så jeg kender desværre ikke til det ...

Svar #12
19. oktober 2014 af sejereje91

Hov, det må I undskylde, jeg har ikke noget direkte facit til den indre energi - det er en anden opgave jeg sidder og bøvler med...

Men facit skal være

delta G = -0,393 kJ/mol

delta A = 4,562 kJ / mol

Brugbart svar (0)

Svar #13
19. oktober 2014 af Heptan

Får du så det ??

Svar #14
19. oktober 2014 af sejereje91

Niks..
Med overstående får jeg

delta G =5,415 kJ/mol....

Brugbart svar (0)

Svar #15
20. oktober 2014 af Heptan

Jeg får

$\Delta _r G^\ominus =-0,260 \ \frac{\textup{kJ}}{\textup{mol}}$

Brugbart svar (0)

Svar #16
21. oktober 2014 af OliverGlue

#14 Har du omregnet til partialtryk og husket at kvadere B? Jeg får 5.4 ved -(8.134*10^(-3)*298)*ln(C/(A*B))..

#15 Jeg får samme facit. Mit bud er facit er forkert.

En ændring i helmholtz energi er

$\small \Delta A=\Delta U-T\Delta S$

Indsættes udtrykket for gibbs fri energi $\small \Delta G=\Delta H-T\Delta S\Leftrightarrow\Delta G-\Delta H=-T\Delta S$ giver det

$\small \Delta A=\Delta U+\Delta G-\Delta H\, \,\,\,\,\,\,(1)$

Den indre energi er defineret til

$\small \Delta U=\Delta H+p\Delta V\Rightarrow\Delta U=\Delta H+\Delta n_{g}RT$

hvor arbejdet kan omskrives vh.a. idealgasligningen. Dette kan indsættes i $\small (1)$

$\small \Delta A=\Delta n_{g}RT+\Delta G$

Hvor RT er konstante og ændringen i stofmængde for reaktionen må være 3 -> 1 mol,

$\large \Delta A=(2\cdot8.314\times10^{-3}\cdot298-0.260)\dfrac{\mathrm{kJ}}{\mathrm{mol}}={\color{Red} 4.70\dfrac{\mathrm{kJ}}{\mathrm{mol}}}$

Benyttes den oplyste delta G giver det

$\small \Delta n_{g}RT-0.393\dfrac{\mathrm{kJ}}{\mathrm{mol}}=4.562\dfrac{\mathrm{kJ}}{\mathrm{mol}}$

(Der mangler lidt standard states-symboler, men Studieportalen understøtter det vist ikke? Altså \standardsate m. \usepackage{chemstyle} og ikke ominus)

Brugbart svar (0)

Svar #17
21. oktober 2014 af Heptan

Smaart!

Men hvad angiver g i Δn_g, og hvorfor siger du den er 2 mol?

Ifølge de beregninger jeg har lavet er den samlede stofmængde ved ligevægt jo 19/7 mol ? Og der dannes 1/7 mol C?
________________________________________

\ominus virker for mig?

Brugbart svar (0)

Svar #18
21. oktober 2014 af OliverGlue

Δn_g er ændringen i mol for reaktionen, det er rigtigt den er 21/7-19/7, men ved standardbetingelser skal der opskaleres til 1 mol produkt. Jeg ved ikke hvad _g betyder, sikkert gas.. i hvert fald en benyttet notation i denne kontekst.

Ominus virker sikkert, men ikke det samme som \standardstate m. \usepackage{chemstyle}.. men jo bedre end ingenting.

Skriv et svar til: Bestemmelse af helmholtz energi og gibbs energi ud fra temp og tryk

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.