Φυσικοχημεία Ι (414)

Εργασθήκαμε πάνω σε παραδείγματα συστημάτων όπου αποκαθίσταται η θερμική ισορροπία μεταξύ δύο σωμάτων υπό σταθερή εξωτερική πίεση, όπως είναι η προσθήκη πάγου σε ποτήρι με πορτοκαλάδα ή η πτώση νερών σε καταρράκτη. Αναφερθήκαμε στους συντελεστές Joule (Τζουλ) και Joule-Thomson (Τζουλ-Τόμσον) οι οποίοι επιτρέπουν πειραματικό προσδιορισμό της αποκλίσεως από την ιδανική συμπεριφορά των αερίων. Συζητήσαμε πώς εξελίσσεται η θερμοκρασία ενός σώματος που τήκεται (λιώνει) ή πήζει (παγώνει) υπό σταθερή ροή θερμότητας (από ή προς το σώμα) και πώς υπολογίζεται η μεταβολή της ενθαλπίας του κατά την αλλαγή φάσεως (όπου η θερμοκρασία δεν μεταβάλλεται). Καταλήξαμε σε μια γενική σχέση για την διαφορά των θερμοχωρητικοτήτων.

Άσκηση 4:
Τα σώματα Α και Β τοποθετούνται σε αδιαβατικό δοχείο σταθερής πιέσεως και αποκαθίσταται θερμική ισορροπία μεταξύ τους. Το Α είναι 2 mol νερού (H₂O) αρχικής θερμοκρασίας 20 °C με σημείο τήξεως 0.00 °C, γραμμομοριακή ενθαλπία τήξεως 6.01 kJ mol^-1, γραμμομοριακή θερμοχωρητικότητα υπό σταθερή πίεση στην υγρή κατάσταση 75 J K^-1 mol^-1 και στην στερεή κατάσταση 37 J K^-1 mol^-1. Το σώμα Β είναι 4 mol βενζολίου (C₆H₆) αρχικής θερμοκρασίας -20 °C και οι υπόλοιπες ιδιότητές του έχουν τις ακόλουθες τιμές αντίστοιχα: 5.53 °C, 9.95 kJ mol^-1, 136 J K^-1 mol^-1 και 118 J K^-1 mol^-1. Να προσδιορίσετε την τελική κατάσταση του συστήματος (δηλ. την τελική θερμοκρασία του και τις ποσότητες κάθε ουσίας σε κάθε φάση).