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Physikalische Chemie auf der Baustelle
aude gibt Einblicke in den Alltag einer Baustelle. Hierbei k¨ chemische Grundkenntnisse von Nutzen sein, wie Sie sie im ersten Semester (gelegentlich unter Baul¨ 1. Feinstaubsedimentation (10P)
Auf der Baustelle entsteht viel Feinstaub. Bestimmen Sie die station¨ ornchens (Dichte 7.85 g/cm3) mit einem Durchmesser von 0.0015 at 17.1·10−6 Pa s bei einer Erdbeschleunigung von 9.81 m/s2. Warum d¨ 2. Radon (12P+4ZP)
ur Lungenkrebs. Es bildet sich aus radioaktiven Elementen in oder unterhalb der Bausubstanz und zerf¨ a. Lungenkrebs (2P)
b. Grenzwert (8P)
agt als sinnvollen Grenzwert 100 Bq/m3 Radon in Raumluft vor. Wie viele Radonatome d¨ sich demnach in 1 m3 Raumluft maximal befinden, wenn man sich hier nur auf 222Rn beschr¨ fallskonstante in 218Po 0.18 d−1 betr¨ c. Folgezerfall (4ZP)
Allerdings sind die Zerfallsprodukte des 222Rn ebenfalls radioaktiv, und zwar zum Teil deutlich st¨ Sie daher in Aufgabe b) auch noch den nachfolgenden Zerfall des 218Po in 214Pb mit einer Zerfallskonstante von0.0038 s−1. Wie hoch ist jetzt die maximale Radonkonzentration? d. Strahlungsart (2P)
Welche Art von radioaktiver Strahlung entsteht bei den in b) und c) skizzierten Zerfallsprodukten vorwiegend? ammung (4ZP)
acher in der Kamera im Vergleich zum Mauerwerk oft dunkel, 4. Schutzgasschweißen (18P)
Zum Schweißen von Stahl wird eine 50.00 L Druckgasflasche eingesetzt. Der Einfachheit halber wird angenom-men, dass es sich um reines Argon handelt. In der Flasche befinden sich 400.0 mol Ar bei 298.0 K.
a. Van der Waals (10P)
Behandeln Sie das Ar in der Flasche als van der Waals-Gas mit den Parametern a=1.36 dm6 bar mol−2 undb=0.0322 dm3 mol−1. Wie hoch ist der Druck in der Flasche? Wie hoch w¨ b. Haltbarkeit (8P)
otigt man einen Gasfluß von 10 L/min bei einem bar. Begr¨ onnen und berechnen Sie die Zahl der Betriebsstunden, die eine Flaschenf¨ 5. Sprengen statt Sanieren (14P)
Sie ziehen einen Neubau einer Sanierung vor und m¨ gen. Dies soll mit Dynamit erfolgen, einer stabilisierten Form von Nitroglycerin. Da es recht kalt ist undNitroglycerin unterhalb seines Schmelzpunkts von 13.2 ◦C gef¨ ahrlicher in der Handhabung ist, mischen Sie Ni- a. Schmelzpunkterniedrigung (8P)
Welchen Stoffmengenanteil von Nitroglycol in Nitroglycerin brauchen Sie, um den Schmelzpunkt des Nitroglyc-erins (Schmelzw¨ arme 2.6 kJ/mol) auf 0.0 ◦C abzusenken? Welche wesentliche Annahme machen Sie bei Ihrer b. Vollst¨
andige Verbrennung (3P)
Die Summenformel des Nitroglycols C2H4N2O6 bringt Sie ins Gr¨ andigen Verbrennung zu den stabilen Oxiden des Wasserstoffs und Kohlenstoffs auf, wenn Stickstoff c. Farbe (3P)
Nitroglycerin ist leicht gelblich. Geben Sie jeweils mit einer signifikanten Stelle an, welche Wellenl¨ welche Wellenzahl in cm−1 und welche Energie in eV Photonen haben, die von dem Stoff absorbiert werden.
6. Kalkbrennen (16P)
Eine zentrale Reaktion bei der Zementherstellung ist das Kalkbrennen, bei dem sich CaCO3 bei ausreichendhoher Temperatur zu CaO und CO2 zersetzt. Dies ist eine der wichtigsten klimasch¨ oßten ”Verbraucher” von Energie.
a. Energieverbrauch (4P)
Außern Sie sich zur Formulierung ”Energieverbraucher” und beschreiben Sie kurz, was tats¨ arme und innnerer Energie passiert, wenn man Kalk brennt.
b. Reaktionsw¨
arme (6P)
Die Kalkbrennreaktion ist offensichtlich endotherm. Berechnen Sie die Standardreaktionsenthalpie bei 298K ausder Standardbildungsenthalpie von festem CaCO3 (−1207 kJ/mol) und von festem CaO (−635 kJ/mol).
c. Abbindevorgang (6P)
auft (grob vereinfacht, wichtig sind auch die silikatischen Komponenten) eine Hy- ussigem Wasser zu Ca(OH)2 (Standardbildungsenthalpie -986 kJ/mol) ab. Berechnen Sie auch hier nach Aufstellung der Reaktionsgleichung die Reaktionsw¨ arme bei 298 K. Ist die Reaktion exotherm 7. Multiple Choice (6ZP)
Geben Sie bei den folgenden Aussagen durch ankreuzen an, ob Sie sie f¨ unsicher sind, sollten Sie keine Angabe machen, um innerhalb der Aufgabe keine Minuspunkte zu riskieren.
a. richtig⃝ oder falsch⃝?
ahert es sich einem adiabatischen System an b. richtig⃝ oder falsch⃝?
aude mit innerem Luftdruck 1 bar hat gegen¨ c. falsch⃝ oder richtig⃝?
aremeisolierten, von außen mit Elektrizit¨ d. richtig⃝ oder falsch⃝?
e. richtig⃝ oder falsch⃝?
Durch die Abscheidung von festem Kalk in den Trinkwasserrohren reduziert sich die elektrische Leitf¨ f. richtig⃝ oder falsch⃝?
Beim Bohren eines Lochs mit einer Bohrmaschine in eine Betonwand wird elektrische Energie vollst¨ 8. Propangas (30P+6ZP)
Zum Verschweißen der Bitumenbahnen wird ein Propangasbrenner verwendet. Die zugeh¨ hat ein Innenvolumen von 30.00 L und ist mit 12.00 kg Propan gef¨ a. Phasengleichgewicht (10P)
ussigkeit (0.48467 g/cm3) und der sich dar¨ (0.023358 g/cm3) an einem warmen Sommertag (303.0 K) die Stoffmenge des Propans, die sich in der Gasphasebefindet, sowie das zugeh¨ b. Virialdarstellung (6P)
Vergleichen Sie den gemessenen Druck bei 303.0 K von 1.0752 MPa mit demjenigen, den die Gasphase nach demIdealen Gasgesetz aus¨ urde. Welches Vorzeichen hat demnach bei dieser Temperatur der 2. Virialkoef- c. Sonderangebot (6ZP)
Beim Kauf einer Ersatzflasche sehen Sie im Baumarkt-Regal ein Sonderangebot mit der Aufschrift: 20% mehrInhalt zum gleichen Preis. Das Innenvolumen betr¨ agt nach wie vor 30.00 L. Greifen Sie zu? Begr¨ d. Kritischer Punkt (8P)
Die kritische Dichte von Propan liegt bei 0.22 g/cm3, die kritische Temperatur bei 369.9 K. Sch¨ den kritischen Druck von Propan unter Annahme einer van der Waals-Zustandsgleichung ab und vergleichen Siemit dem Literaturwert von 42.5 bar.
e. Verdampfungsenthalpie (6P)
agt der Dampfdruck des Propans nur noch 4.723 bar. Berechnen Sie daraus n¨

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