Fizikai-kémiai számítások

Tartalom

Előszó a magyar kiadáshoz 5
Előszó a cseh kiadáshoz 7
Mutató 17
I. ATOMELMÉLET
I. 1. Az elektron fajlagos töltésének meghatározása mágneses térben való elhajlása
alapján 19
I. 2. Az elektron töltésének meghatározása 22
I. 3. A neutron tömegének meghatározása 25
I. 4. Az elektron hullámhosszának meghatározása 27
I. 5. A pozitron tömegének meghatározása 29
I. 6. A fényelektromos jelenség; a karakterisztikus frekvencia és a Planck-féle állandó
meghatározása 30
I. 7. A Compton-effektus 32
I. 8. A fekete test sugárzása 34
I. 9. Rendszám (atomszám) meghatározása a röntgenszínképből 36
1.10. A hidrogén Balmer-sorozata 39
1.11. Színképvonalak izotópeltolódása 41
1.12. Az elektron tömegének számítása a hidrogén és hélium Rydberg-állandójából 42
1.13. A hélium kritikus potenciáljainak számítása spektroszkópiai adatokból 44
1.14. A tökéletes gáz transzlációs állapotösszege 45
1.15. A szén-monoxid rotációs állapotösszege 48
1.16. A harmonikus oszcillátor állapotösszege 50
1.17. A radioaktív bomlás sebessége és a radioaktív egyensúly
1.18. Bomlási állandó becslése a Geiger-Nuttal-szabály alapján 54
Feladatok 57
Eredmények 61
II. A TÖKÉLETES GÁZOK KINETIKUS ELMÉLETE
II. 1. A molekulák sebessége 63
11.2. A mólhő számítása 64
11.3. A közepes szabad úthossz 65
11.4. Molekulaátmérő meghatározása a viszkozitásból
11.5. Molekulaátmérő meghatározása a diffúziós együtthatóból 68
11.6. Molekulasúly meghatározása gázeffúzióval
II. 7. Gőztenzió meghatározása effúziós módszerrel 72
Feladatok 73
Eredmények 75
III. TÖKÉLETES GÁZOK
III. 1. A Boyle-Mariotte-törvény 77
ül. 2. A Gay-Lussac-törvény és az abszolút hőmérsékleti skála 78
III. 3. A tökéletes gáz állapotegyenlete. Térfogatszámítás 80
III. 4. A tökéletes gáz állapotegyenlete. Molekulasúly és képlet megállapítása 81
III. 5. Molekulasúly meghatározása a határsűrűség módszerével 82
III. 6. A tökéletes gáz állapotegyenlete. Disszociációfok 83
III. 7. Asszociációfok számítása a látszólagos molekulasúlyból 85
III. 8. Gázelegyek koncentrációjának különböző kifejezései 87
III. 9. Gázelegy össznyomásának számítása a Dalion-törvény alapján 89
III. 10. Parciális nyomások számítása a Dalion-törvény alapján 90
Feladatok 92
Eredmények 95
IV. A TERMODINAMIKA ALAPJAI
A) A termodinamika első főtétele
IV/A. 1. Mértékegységek átszámítása 97
IV/A. 2. A belső energia változása párolgás folyamán 98
IV/A. 3. A fajhő és atomhő számítása kalorimetrikus adatokból 99
IV/A. 4. A mólhő mint a hőmérséklet függvénye 100
IV/A. 5. Reakcióhő számítása a komponensek képződéshőjéből 102
IV/A. 6. Standard képződéshő számítása ismert reakcióhőkből 103
IV/A. 7. Reakcióhő számítása égéshőkből 104
IV/A. 8. A standard képződéshő számítása kötési energiákból 105
IV/A. 9. A standard reakcióhő változása a hőmérséklettel 106
IV/A.10. Entalpiamérleg 108
IV/A.ll. Az elméleti lánghőmérséklet 110
IV/A. 12. Tökéletes gáz izoterm reverzibilis munkája 112
IV/A.13. A hőmennyiség, térfogati munka és belső energia változása tökéletes gáz kiterjedése folyamán 114
IV/A.14. Tökéletes gáz reverzibilis adiabatikus állapotváltozása 115
IV/A. 15. Adiabatikus kompresszióban végzett munka 116
IV/A.16. A hőerőgép 118
IV/A. 17. A hűtőgép 119
Feladatok 121
Eredmények 32
B) A termodinamika második főtétele
IV/B. 1. Az entrópia változása a nyomás függvényében 135
IV/B. 2. Az entrópia változása a hőmérséklet függvényében
IV/B. 3. Az entrópia hőmérséklettel való változásának grafikus számítása
IV/B. 4. Elegyedési entrópia
IV/B. 5. Az entrópia változása irreverzibilis adiabatikus folyamatban
IV/B. 6. Tökéletes gáz szabadenergiájának és szabadentalpiájának változása izoterm folyamatban 142
IV/B. 7. A szabadentalpia változása a nyomással 143
IV/B. 8. A szabadentalpia változása izomorf átalakulások folyamán 144
IV/B. 9. A szabadentalpia változása irreverzibilis fázisátalakulás folyamán 144
IV/B.10. A tökéletes gáz termodinamikai függvényei 145
Feladatok 148
Eredmények 150
V. HALMAZÁLLAPOTOK
A) Reális gázok
V/A. 1. Térfogatszámítás a Berthelot-egyenlettel 151
V/A. 2. Térfogatszámítás a Beattie-Bridgeman egyenlettel 152
V/A. 3. A sűrűség számítása a kompresszibilitási diagramból 154
V/A. 4. A nyomás számítása a kompresszibilitási faktor segítségével 155
V/A. 5. A hőmérséklet számítása a kompresszibilitási faktor segítségével 157
V/A. 6. A második viriálegyüttható meghatározása a határsűrűségek módszerével 159
V/A. 7. A Beattie-Bridgeman-egyenlet gázelegyekre 160
V/A. 8. Gázelegy nyomásának számítása az általánosított kompresszibilitási diagrammal 162
V/A. 9. A Joule-Thomson-koefficiens 164
V/A. 10. Az izobár mólhő izoterm nyomáskorrekciója 166
V/A.l 1. Reális gázok kétféle mólhőjének különbsége 168
V/A.12. Tiszta gáz fugacitása 170
V/A.13. Elegykomponens fugacitása 171
Feladatok 174
Eredmények 180
B) Folyadékok
V/B. 1. Sűrűség számítása az általánosított expanziós tényezővel 181
V/B. 2. Felületi feszültség számítása a kapilláris emelkedésből 183
V/B. 3. Az Eötvös-törvény alkalmazása 184
V/B. 4. Viszkozitás számítása a Hagen-Poiseuille-összefüggés alapján 185
V/B. 5. Stokes törvénye 187
Feladatok 189
Eredmények 190
C) Szilárd anyagok
V/C. 1. Az ionrács állandóinak meghatározása röntgenanalízissel 191
V/C. 2. Szilárd anyagok mólhőjének meghatározása a Kopp-szabállyal 193
V/C. 3. Szilárd anyag mólhőjének számítása a Debye-elmélet alapján 194
V/C. 4. Szilárd anyag mólhőjének számítása a Born-Kármán-elmélet alapján 196
V/C. 5. Karakterisztikus hőmérséklet számítása a feszülési együtthatóból 198
V/C. 6. Karakterisztikus hőmérséklet számítása az olvadáspontból 199
Feladatok 201
Eredmények
VI. FÁZISEGYENSÚLYOK
A) Egykomponensű rendszerek
VI/A. 1. A Clapeyron-egyenlet alkalmazása. Az olvadáspont változása a nyomással 205
VI/A. 2. A Clapeyron-egyenlet alkalmazása. Az olvadáshő számítása 206
VI/A. 3. A Clausius-Clapeyron-egyenlet alkalmazása a forráspont számítására 208
VI/A. 4. A hármaspont számítása a Clausius-Clapeyron-egyenlet alapján 209
VI/A. 5. Párolgáshő számítása a gőztenzióból 210
VI/A. 6. A Ramsay-Young-szabály 211
VI/A. 7. A Cox-Othmer-diagram 213
VI/A. 8. A Calingaert-Davis-egyenlet állandóinak meghatározása kísérleti adatokból 215
VI/A. 9. A Cailletet-Mathias-szabály. A kritikus térfogat meghatározása 217
B) Több komponensű rendszerek
VI/B. 1. A koncentráció mértékegységei 220
VI/B. 2. Parciális moláris térfogat számítása a látszólagos moláris térfogatból 221
VI/B. 3. A parciális moláris térfogat grafikus számítása a látszólagos moláris térfogatból 223
VI/B. 4. A parciális moláris entalpia számítása az elegyedési hőből 225
VI/B. 5. Gázok oldhatóságának számítása az Henry-törvény alapján 226
VI/B. 6. A Bunsen-, ill. Ostwald-féle abszorpciós koefficiens 228
VI/B. 7. Az abszorpciós hő 229
VI/B. 8. Gőz-folyadék-egyensúly. Raoult törvénye 230
VI/B. 9. Gőz-folyadék-egyensúly 232
VI/B.10. Gőz-folyadék-egyensúly nemideális rendszerekben 233
VI/B.11. Desztillációs kolonna elméleti tányérszámának meghatározása 236
VI/B.12. Aktivitási együttható számítása 237
VI/B. 13. Vízgőz-desztilláció 238
VI/B. 14. Szilárd anyag oldhatósága 240
VI/B. 15. Nernst megoszlási törvénye 240
VI/B. 16. Olvadékegyensúly 242
C) Ozmotikus sajátságok
VI/C. 1. Oldat feletti gőztenzió csökkenése 245
VI/C. 2. Asszociációfok számítása a fagyáspontcsökkenésből 245
VI/C. 3. Forráspont-emelkedés 247
VI/C. 4. Ozmózisnyomás 249
Feladatok 250
Eredmények 259
VII. KÉMIAI EGYENSÚLYOK ÉS A TERMODINAMIKA
HARMADIK FŐTÉTELE
A) Kémiai egyensúlyok
VII/A. 1. Az egyensúlyi állandó számítása gázelegy egyensúlyi összetételéből 261
VII/A. 2. Gázelegy egyensúlyi összetételének számítása az egyensúlyi állandóból 262
VII/A. 3. A disszociációfok számítása 264
VII/A. 4. Egyensúlyi állandó számítása az egyensúlyi konverzióból 265
VII/A. 5. Az egyensúlyi állandó és a sztöchiometriai egyenlet alakja 266
VII/A. 6. Homogén gázreakció egyensúlyi állandójának számítása nagy nyomásra vonatkozó
kísérleti adatokból 267
VII/A. 7. Folyadékok reakciójának egyensúlyi állandója . 270
VII/A. 8. Az egyensúlyi állandó számítása a reakció standard szabadentalpia-változásából 272
VIÍ/A. 9. A reakció szabadentalpiájának számítása táblázati adatokból 273
VII/A.10. Standard képződési szabadentalpia számítása táblázati adatokból 274
VII/A.11. Az egyensúlyi állandó hőmérsékletfüggvényének grafikus számítása 275
VII/A. 12. A reakció szabadentalpiájának hőmérsékletfüggvénye 277
VII/A. 13. A reakcióhő meghatározása az egyensúlyi állandó különböző hőmérsékleten adott
értékeiből 279
VII/A. 14. Bomlási hőmérséklet számítása a bomlási tenzió hőmérsékletfüggése alapján 282
VII/A.15. A hőmérséklet és a nyomás hatása a konverzióra 285
VII/A. 16. Reakció egyensúlyi konverziójának számítása a részfolyamatok termikus adataiból . 288
VII/A.17. Egyensúlyi összetétel számítása szimultán reakciók esetén 290
B) A termodinamika harmadik főtétele
VII/B. 1. Konverzió számítása a és a táblázati értékeiből; közömbös
gáz hatása az átalakulási fokra 293
VII/B. 2. Az abszolút entrópia számítása kalorimetrikus adatokból 298
VII/B. 3. Egyatomos gáz termodinamikai függvényeinek statisztikus számítása 302
VII/B. 4. Több atomos molekula termodinamikai függvényeinek számítása spektroszkópiai
adatokból 304
Feladatok 310
Eredmények 320
VIII. ELEKTROKÉMIA
A) Elektrolitok vezetőképessége
VIII/A. 1. Az áramintenzitás számítása a Faraday-törvény alapján 323
VIII/A. 2. Az átviteli szám 324
VIII/A. 3. Elektrolitoldat fajlagos vezetőképessége 327
VIII/A. 4. Az ekvivalens vezetőképesség meghatározása az oldat fajlagos vezetőképességéből 328
V1H/A. 5. Az ionok független vándorlásának törvénye 330
VIII/A. 6. A víz tisztaságának meghatározása vezetőképesség-méréssel 332
VIII/A. 7. Rosszul oldódó só oldhatóságának számítása a vezetőképességből 333
VIII/A. 8. Disszociációállandó számítása a vezetőképességből 334
B) Egyensúly elektrolitoldatokban
VIII/B. 1. Aktivitási együttható számítása a Debye - Hückel-törvényből 337
VIII/B. 2. Aktivitási koefficiens számítása krioszkópos adatokból 338
VIII/B. 3. Rosszul oldódó só oldhatósági szorzata 341
VIII/B. 4. Oldhatósági adatok felhasználása aktivitási együttható számítására 344
VIII/B. 5. Második disszociációs lépcső számítása 347
V11I/B. 6. Erös sav gyenge bázissal képezett sójának hidrolízisfoka 349
VIII/B. 7. Gyenge sav és erős bázis sójának hidrolízisfoka 352
C) Galvánelemek
VIII/C. 1. Elektrolitoldat PH-jának számítása galvánelem elektromotoros erejéből 354
VIII/C. 2. Standardpotenciál számítása az elem elektromotoros ereje és az elektrolit koncentrációja közti összefüggésből 355
VIII/C. 3. Átviteli szám és diffúziós potenciál számítása a koncentrációs elem elektromotoros
erejéből 358
VIII/C. 4. Oldhatósági szorzat számítása galvánelem elektromotoros erejéből 361
VIII/C. 5. Gyenge sav disszociációállandójának számítása galvánelem elektromotoros erejéből. 363
VIII/c. 6. A 2 Hg2+/Hg+ redoxirendszer standardpotenciálja 366
VIII/C. 7. Egyensúlyi állandó számítása a Luther-összefüggésből 368
VIII/c. 8. A Gibbs-Helmholz-egyenlet alkalmazása az elektrokémiában 370
Feladatok 372
Eredmények 378
IX. REAKCIÓ KIN ETIKA
Á) Kémiai kinetika
IX/A. 1. A reakció rendűségének meghatározása 379
IX/A. 2. A reakció rendjének meghatározása a félidők módszerével 381
IX/A. 3. A reakció rendűségének meghatározása differenciális módszerrel 384
IX/A. 4. Pszeudo-monomolekuláris reakció rendje 386
IX/A. 5. Párhuzamos reakciók sebességi állandóinak meghatározása 389
IX/A. 6. Konszekutív reakciók sebességi állandójának meghatározása 393
IX/A. 7. Egyensúlyra vezető reakciók 397
IX/A. 8. Egyirányú gázreakció sebességi állandójának meghatározása 399
IX/A. 9. Az aktiválási energia számítása 404
IX/A. 10. Homogén gázfázisú reakció aktiválási energiájának és frekvenciafaktorának grafikus meghatározása 405
IX/A.11. Reakció sebességi állandójának számítása az ütközési elmélet alapján 407
IX/A.12. A reakciósebességi állandó mértékegységei 409
IX/A.13. Az aktiválási entalpia, aktiválási entrópia és a kinetikai adatok összefüggése 411
IX/A. 14. A reakcióegyensúlyi állandó hőmérsékleti függvényének számítása kinetikai
adatokból j 413
IX/A.15. Folyamatos csőreaktor térfogatának számítása 415
IX/A. 16. Láncreakciók rendűségének és mechanizmusának meghatározása 418
IX/A.17. Bróm-hidrogén keletkezése elemeiből 421
IX/A.18. Homogén katalitikus reakciók rendje 424
IX/A. 19. Az ionerősség befolyása ionreakció sebességére 427
IX/A.20. Heterogén reakció rendűsége 430
IX/A.21. Fotokémiai reakció kvantumhasznosítási tényezője 433
B) Fizikai folyamatok kinetikája
IX/B. 1. A Fick-törvény alkalmazása a diffúziós együttható meghatározására 436
IX/B. 2. Szilárd anyag oldódási sebessége 440
IX/B. 3. Folyadék áramlása porózus közegben 442
Feladatok 445
Eredmények 455
X. FÁZISHATÁR-JELENSÉGEK ÉS KOLLOID RENDSZEREK
A) Fázishatár-jelenségek
X/A. 1. A Langmuir-féle adszorpciós izoterma állandóinak grafikus meghatározása 457
X/A. 2. Fajlagos felület meghatározása Brunauer-Emmet-Teller módszerével 459
X/A. 3. Adszorpciós hő számítása izosztérákból 461
X/A. 4. A Gibbs-féle adszorpciós izoterma 464
X/A. 5. Nagy molekulájú anyagok molekulasúlyának meghatározása a felületi film
nyomásából 466
B) Kolloid rendszerek
X/B. 1. Az Avogadro-szám meghatározása nehézségi térben, szedimentációs egyensúly
méréséből 468
X/B. 2. Nagy molekulasúlyú vegyület molekulasúlyának meghatározása ülepedési
egyensúlyból 470
X/B. 3. Nagy molekulasúlyú vegyület molekulasúlyának meghatározása az ülepedési
sebességből . 472
X/B. 4. Nagy molekulasúlyú anyag molekulasúlyának viszkozimetriás meghatározása . . . 475
Feladatok . . . .| 478
Eredmények 482
XI. molekulaszerkezet és fizikai sajátságok
XI. 1. A Neumann-Kopp-szabály 483
XI. 2. Parachor 484
XI. 3. Mólrefrakció 485
XI. 4. Optikai anomália kimutatása a mólrefrakcióból 487
XI. 5. Gáz dipólusmomentuma 488
XI. 6. Dipólusmomentum számítása oldatok dielektromos állandójából 490
XI. 7. Polarimetria ; 493
XI. 8. A Beer-törvény 494
XI. 9. Magok közötti távolság meghatározása mikrohullámú spektrumból 495
Feladatok 498
Eredmények 500
Függelék 501

Témakörök