QUIZ DI "CINETICA E TERMODINAMICA" - NAZIONALI CATEGORIA B

La capacità termica di una sostanza è definita come la quantità di calore necessaria per aumentare la temperatura di una certa quantità di sostanza di una certa quantità di gradi. La formula generale è:

C = Q / ∆T

Dove:- C rappresenta la capacità termica- Q rappresenta la quantità di calore- ∆T rappresenta la variazione di temperatura

Ora, quando l'acqua raggiunge il punto di ebollizione, sta subendo un cambiamento di fase da liquido a vapore. Durante questo processo, la temperatura dell'acqua rimane costante nonostante la continua aggiunta di calore. Questo è dovuto al fatto che il calore viene utilizzato per rompere i legami intermolecolari nell'acqua e trasformare le molecole d'acqua in vapore. La temperatura rimane costante finché tutto il liquido non è stato trasformato in vapore.

In termini di capacità termica, quando la temperatura rimane costante (come nel caso dell'ebollizione), la capacità termica è infinita. Questo perché non è possibile calcolare un ∆T (variazione di temperatura) quando la temperatura non cambia durante il processo di ebollizione. Di conseguenza, la capacità termica dell'acqua liquida in equilibrio con il suo vapore alla temperatura di ebollizione è considerata infinita.

Pertanto, la risposta corretta è la C) infinito.

Per capire come spostare l'equilibrio di una reazione chimica verso la formazione dei prodotti, è importante considerare il principio di Le Chatelier e la legge dell'equilibrio mobile.

La reazione data è:

2 SO₂ (g) + O₂ (g) → 2 SO₃ (g)

In questa reazione, stiamo formando SO₃ (anidride solforosa) dai reagenti SO₂ (anidride solforosa) e O₂ (ossigeno). Notiamo che il ΔH° della reazione è negativo, il che significa che la reazione è esotermica e rilascia calore. Inoltre, la reazione abbassa il numero di moli (3 moli di reagenti si trasformano in 2 moli di prodotti). Questi due fattori influenzano l'equilibrio della reazione.

Ecco come puoi spostare l'equilibrio verso la formazione dei prodotti:

1. Abbassare la temperatura: Secondo il principio di Le Chatelier, una reazione all'equilibrio reagisce in modo da contrastare una perturbazione. Poiché la reazione è esotermica e produce calore, abbassando la temperatura, la reazione reagirà producendo più calore. Di conseguenza, l'equilibrio verrà spostato verso destra (verso la formazione dei prodotti) per contrastare la diminuzione della temperatura.

2. Aumentare la pressione: Poiché la reazione riduce il numero di moli (da 3 a 2), aumentando la pressione si sposterà l'equilibrio verso il lato con meno moli, ossia verso la formazione dei prodotti. Questo è noto come il principio di Le Chatelier.

Quindi, la risposta corretta è C) diminuendo la temperatura e/o aumentando la pressione. Entrambe queste azioni sposteranno l'equilibrio verso la formazione dei prodotti, sfruttando il ΔH° negativo e il cambiamento nel numero di moli.

La risposta corretta è la B) circa 315 K. La spiegazione è che:

1. La massa dell'acqua è data da 4 moli di H₂O, che corrispondono a 4 x 18 g/mol (la massa molare dell'acqua è di circa 18 g/mol), che dà 72 g di acqua.
2. Utilizziamo la relazione che collega il calore (Q), la massa (m), la capacità termica specifica (c), e la variazione di temperatura (ΔT): Q = mcΔT.
3. La capacità termica specifica dell'acqua (c) è data come 4,184 J K⁻¹ g⁻¹.
4. Il calore fornito (Q) è di 5,10 kJ, che equivale a 5,10 x 1000 J.
5. Ora possiamo calcolare la variazione di temperatura (ΔT) utilizzando la formula: ΔT = Q / (mc).
6. ΔT = (5,10 x 1000 J) / (72 g x 4,184 J K⁻¹ g⁻¹) ≈ 17 °C.
7. Per ottenere la temperatura finale, sommiamo questa variazione di temperatura alla temperatura iniziale di 25 °C: 25 °C + 17 °C ≈ 42 °C.
8. Infine, convertiamo la temperatura in gradi Celsius in kelvin aggiungendo 273,15 K: 42 °C + 273,15 K ≈ 315,15 K.