FİZİKOKİMYA I ARASINAV SORU VE CEVAPLARI GÜZ YARIYILI

Transkript

1 Soru 1: Aşağıdaki ifadeleri tanımlayınız. a) Sistem b)adyabatik sistem c) Kapalı sistem c) Bileşen analizi Cevap 1: a) Sistem: Üzerinde araştırma yapmak üzere sınırladığımız bir evren parçasına verilen isimdir. b) Kapalı sistem: Madde akışına yalıtılmış, her tür enerji akışına açık olan sistemdir. c) Adyabatik sistem; Isı akışının önlendiği sistemlere verilen isimdir. d) Bileşen analizi: Tüm sistem veya bir faz içindeki bileşenlerin mutlak ya da bağıl miktarlarını bulmak için yapılan işlemdir. Doç. Dr. Faruk GÖKMEŞE Kimya Bölümü Hitit Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi 1

2 Soru 2: Etanol için genleşme katsayısının santigrat sıcaklığa bağlılığı = 1,0414 x ,5672 x 10-6 t + 5,148 x 10-8 t 2 şeklinde verilmektedir. Üzerinde kılcal boru bulunan bir balona etanol doldurulduktan sonra 0ºC ve 50ºC sıcaklıklardaki etanol düzeyleri kılcal boru üzerinde işaretlenmiştir. İki işaret arası 50 eşit parçaya bölünerek hazırlanan termometreden 30ºC olan sıcaklık kaç derece olarak okunur? Etanol iyi bir termometrik madde midir? Neden? Cevap 2: Katı, sıvı ve gazlar için hacim sıcaklıkla v = v 0 +v 0 t şeklinde değişmektedir. Buradaki v ve v 0 sırayla t ve 0ºC sıcaklıklarındaki hacimleri göstermektedir. Termometre için türetilen bağıntı göz önüne alınarak hesaplama yapıldığında; 30 t = v 30 v 0 x 50 = v 0 0 dt 50 v 50 v 0 v 0 0 dt x 50 t = 1,0414 x 10 3 x 30+ 1,5672 x 10 6 /2 x (30) 2 + 5,148 x10 8 /3 x (30) 3 1,0414 x 10 3 x 50+ 1,5672 x 10 6 /2 x (50) 2 + 5,148 x 10 8 /3 x (50) 3 x 50 t = 28,86 ºC bulunur. Buna göre etanol iyi bir termometrik madde değildir. Sonuç tam 30ºC çıkmalıydı. Doç. Dr. Faruk GÖKMEŞE Kimya Bölümü Hitit Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi 2

3 Soru 3: Tabanının kenar uzunluğu a ve yüksekliği h olan bir kare prizmanın hacmi, v = a 2 h bağıntısıyla verilmektedir. Kare prizmanın hacmi olan v nin hal fonksiyonu olduğunu ve diferansiyel bağımlılık koşulunun sağlandığını gösteriniz? Cevap 3: v = a 2 h = f(a, h) dv= v a h da + v h a dh = 2ah da + a 2 dh h v a h a = a v h a h, h 2ah = a a2, 2a = 2a, (dv=tam diferansiyel, v=hal fonksiyonu) vha hav, avh a 2 v h a = -1, h a a v v h 2v a 3 1 2ah = a2 2a2 h a 3 1 2ah = -1, -1 = -1 Doç. Dr. Faruk GÖKMEŞE Kimya Bölümü Hitit Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi 3

4 Soru 4: Sıcaklık 20 C ve toplam basınç 764 mm Hg iken su buharı ile doygun oksijenin hacmi 570 cm3 olarak ölçülmüştür. Verilen sıcaklıkta suyun buhar basıncı 17,53 mm Hg olduğuna göre, aynı koşullarda kuru oksijenin hacmini bulunuz? Cevap 4: p T = p 1 + p 2 (su) (oksijen) 764 = 17,53 + p 2 p 2 = 746, 47 mm Hg p 1 v 2 = p 2 v v 2 = 746, v 2 = 556,9 cm 3 Doç. Dr. Faruk GÖKMEŞE Kimya Bölümü Hitit Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi 4

5 Soru 5: Basıncı 2 atm olan bir balonun içine basıncı 2,4 atm olana kadar yeniden hava basılırken balonun hacmi ilk hacminin % 18 'i kadar artıyor. Balon içine sonradan gönderilen hava önceden bulunan havanın yüzde kaçıdır? Balonda bulunan ve balona sonradan gönderilen havanın sıcaklıkları aynıdır. Cevap 5: Aynı sıcaklıkta bulunan ilk ve son haller için ideal gaz denklemi ayrı ayrı yazılıp taraf tarafa oranlanarak aşağıdaki gibi işlem yapılır. n 2 /n 1 = p 2 v 2 / p 1 v 1 v 2 /v 1 = 118/100, n = n 2 n 1 n/n 1 = (n 2 n 1 )/n 1 =(n 2 /n 1 ) 1 = (p 2 v 2 / p 1 v 1 ) 1 = (p 2 /p 1 )(v 2 /v 1 ) 1 n/n 1 = (2,4/2) (118/110) 1 = 0,416 ; % 41,6 Doç. Dr. Faruk GÖKMEŞE Kimya Bölümü Hitit Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi 5

6 Soru 6: Sıcaklığı 27 C ve toplam basıncı 5 atm olduğu bir ideal gaz karışımı 0,150 g H 2 ; 0,700 g N 2 ve 0,340 g NH 3 içerdiğine göre, bileşenlerin mol kesirlerini, kısmi basınçlarını ve kısmi hacimlerini bulunuz? Cevap 6: H 2, N 2 ve NH 3 sırayla 1, 2 ve 3 ile işaretlenmiş olsun. y 1 = (0,150/2)/(0,150/2 + 0,700/28 + 0,340/17) = 0,075/(0, , ,020) y 1 = 0,075/0,120 = 0,625, y 2 = 0,025/0,120 = 0,208; y 3 = 0,020/0,120 = 0,166 p 1 = 5 0,625 = 3,125 atm; p 2 = 5 0,208 = 1,04 atm; p 3 = 5 0,166 = 0,83 atm v = nrt/p = 0,120 0, /5 = 0,590 dm 3 v 1 = 0,590 0,625 = 0,369 dm 3 v 2 = 0,590 0,208 = 0,123 dm 3 v 3 = 0,590 0,166 = 0,098 dm 3 Doç. Dr. Faruk GÖKMEŞE Kimya Bölümü Hitit Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi 6

7 Soru 7: Kinetik gaz kuramına göre Dalton un kısmi basınçlar yasasının nasıl doğrulandığını gösteriniz? Cevap 7: Bir gaz karışımındaki bir i bileşeni için kısmi basınç p i = N i m i (v 2 ) i / 3v şeklinde yazılabilir. Sıcaklık sabit iken tüm bileşenler için m i (v 2 ) i değerleri aynıdır. Buna göre, sabit sıcaklık ve hacimdeki bir gaz karışımında bileşenlerin kısmi basınçları moleküllerin cinsinden bağımsız olup yalnızca molekül sayısına bağlıdır. Kısmi basınçların moleküllerin cinsine bağlı olmaması toplanabilir özellik taşıdıklarını, molekül sayısı ile doğru orantılı olarak değişmeleri ise karışımdaki mol kesrine doğrusal olarak bağlı olduklarını gösterir. Bu durum sırasıyla p i = p ve p i = py i şeklinde özetlenebilen kısmi basınçlar yasasının doğrulandığını göstermektedir. Doç. Dr. Faruk GÖKMEŞE Kimya Bölümü Hitit Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi 7