Geschreven door studenten die geslaagd zijn Direct beschikbaar na je betaling Online lezen of als PDF Verkeerd document? Gratis ruilen 4,6 TrustPilot
logo-home
Tentamen (uitwerkingen)

Solutions for Statistical Mechanics for Chemistry and Materials Science, 1st Edition by Bagchi

Beoordeling
-
Verkocht
-
Pagina's
170
Cijfer
A+
Geüpload op
31-05-2025
Geschreven in
2019/2020

Solutions Manual for Statistical Mechanics for Chemistry and Materials Science, 1st Edition by Biman Bagchi ; ISBN13: 9781482299861...

Instelling
Statistical Mechanics For Chemistry 1e Bagchi
Vak
Statistical Mechanics for Chemistry 1e Bagchi

Voorbeeld van de inhoud

Solution Manual
Statistical Mechanics for
Chemistry and Materials
Science


Biman Bagchi




2

, Chapter 1: Preliminaries

Problem 1
Start from dE = TdS − PdV and show that the equation of state for ideal gases, that is, PV = n
k B T, actually implies that the energy depends only on temperature. Also show that for a van
der Waals gas, Cv is a function of temperature only.


Solution:
We know, dE  TdS  PdV

So constant temperature, it can be written as

 E   S 
  T  P
 V T  V T

 E   p 
  T   P (From Maxwell’s Relations)
 V T  T V

 p  nk B
Now for ideal gas,   
 T V T

 E  nkB
  T P0
 V T V

Thus energy is not dependent on volume of the system.

For ideal gas, atoms do not interact with each other, thus only thermal motion will contribute
in energy of the system.

3
E Nk BT
2

i.e. for ideal gas energy depends only on temperature.

Equation of state for van der Waal gas

 a 
 p  2  V  b   RT
 V 

 E 
Cv   
 T v

4

, Cv     E      E  
         
 V T  V  T V T  T  V T V

 E   P 
  T  P (1)
 V T  T V

 P     RT a  R
Now, for van der Waals gas      2   (2)
 T V  T  V  b V   V  b

 E  a
   2
 V T V

   E  
    =0
 T  V T V

 Cv 
  0
 V T

Cv is function of temperature only.

Problem 2
The Clausius-Clapeyron equation describes the change in boiling point with pressure. It is
derived from the fact that the chemical potential of liquid and gas phase are the same at the
point of co-existence. For an alternate derivation, consider a Carnot engine using one mole of
water. At the source (P, T) the latent heat L is supplied, converting water to steam. There
occurs an increase in volume. The pressure is adiabatically decreased to -dP. At the sink (P-
dp, T-dT) the water was condensed back.
Show the work output of the engine is W  VdP  O(dP2 ) . Hence obtain the Clausius-
Clapeyron equation from there.


Solution:
Let us consider process is taking place at constant Volume.

W  PdV  PV  (P  dP)V  VdP
We have considered volume of gas only, neglected volume of liquid .Thus error due to this
assumption is



5

,  V 
 dPdP  O(dP )
2

 P  s

W  VdP  O(dP2 )

Efficiency of Carnot cycle

W Q  QH TC  TH
  C 
QH QH TC

Latent heat L was supplied

QH  L , TH  T ,W  Vdp,TC  T  dT

Substituting these values

VdP T  dT dT
1 =
L T T

dP L

dT T .V

Problem 3
Thermodynamic quantities that acquire unique values for a given state of a system are known
as state functions (for example Internal energy [E], Enthalpy [H], Entropy [S], Free energies
2Z 2Z
[F or G], etc.). Mathematically if Z = Z(x,y) and Z is a state function, then  . Use
xy yx
this definition to prove the following thermodynamic relations.

 T   P 
a.   =  
 V  S  S V

 T   V 
b.    
 P  S  S  P

 S   P 
c.   =  
 V T  T V

 S   V 
d.     
 P   T  P




6

Geschreven voor

Instelling
Statistical Mechanics for Chemistry 1e Bagchi
Vak
Statistical Mechanics for Chemistry 1e Bagchi

Documentinformatie

Geüpload op
31 mei 2025
Aantal pagina's
170
Geschreven in
2019/2020
Type
Tentamen (uitwerkingen)
Bevat
Vragen en antwoorden

Onderwerpen

$30.49
Krijg toegang tot het volledige document:

Verkeerd document? Gratis ruilen Binnen 14 dagen na aankoop en voor het downloaden kun je een ander document kiezen. Je kunt het bedrag gewoon opnieuw besteden.
Geschreven door studenten die geslaagd zijn
Direct beschikbaar na je betaling
Online lezen of als PDF

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
De reputatie van een verkoper is gebaseerd op het aantal documenten dat iemand tegen betaling verkocht heeft en de beoordelingen die voor die items ontvangen zijn. Er zijn drie niveau’s te onderscheiden: brons, zilver en goud. Hoe beter de reputatie, hoe meer de kwaliteit van zijn of haar werk te vertrouwen is.
mizhouubcca Business Hub
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
2857
Lid sinds
2 jaar
Aantal volgers
362
Documenten
1669
Laatst verkocht
6 uur geleden

4.3

487 beoordelingen

5
315
4
83
3
42
2
14
1
33

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo makkelijk kan het dus zijn.”

Alisha Student

Bezig met je bronvermelding?

Maak nauwkeurige citaten in APA, MLA en Harvard met onze gratis bronnengenerator.

Bezig met je bronvermelding?

Veelgestelde vragen