题目
12.在373K和101.325 kPa时,有1molH2O(1)可逆蒸发成同温、同压的H2 O(g),已知H2O(1)的摩尔气-|||-化烙 (Delta )_(四P)(H)_(m)=40.66kJcdot mo(l)^-1-|||-(1)试计算该过程的Q,W和 Delta (W)_(p)(V)_(m), 可以忽略液态水的体积。-|||-(2)比较 Delta (mu )_(m)(H)_(m) 与 Delta (W)_(p)(C)_(m) 的大小,并说明原因。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算Q
在等温等压条件下，1mol H2O(l)可逆蒸发成同温同压的H2O(g)，其摩尔气化焓 ${\Delta }_{mpp}{H}_{m}=40.66kJ\cdot {mol}^{-1}$ ，即为该过程的热量Q。
步骤 2：计算W
根据热力学第一定律，Q = ΔU + W，其中ΔU为内能变化，W为功。在等温等压条件下，ΔU = ΔH - PΔV，其中ΔH为焓变，P为压力，ΔV为体积变化。由于ΔH = ${\Delta }_{mpp}{H}_{m}$，且可以忽略液态水的体积，因此ΔV = V(g) - V(l) ≈ V(g)。根据理想气体状态方程，V(g) = nRT/P，其中n为物质的量，R为气体常数，T为温度。将已知数值代入，得到V(g) = 1mol × 8.314J/(mol·K) × 373K / 101.325kPa = 30.6L。因此，ΔV = 30.6L = 0.0306m³。将已知数值代入，得到W = -PΔV = -101.325kPa × 0.0306m³ = -3101J。
步骤 3：计算ΔV
根据步骤2，ΔV = 30.6L = 0.0306m³。
步骤 4：比较ΔH与ΔU的大小
根据步骤2，ΔH = ${\Delta }_{mpp}{H}_{m}$ = 40.66kJ，ΔU = ΔH - PΔV = 40.66kJ - (-3101J) = 37.56kJ。因此，ΔH > ΔU。
在等温等压条件下，1mol H2O(l)可逆蒸发成同温同压的H2O(g)，其摩尔气化焓 ${\Delta }_{mpp}{H}_{m}=40.66kJ\cdot {mol}^{-1}$ ，即为该过程的热量Q。
步骤 2：计算W
根据热力学第一定律，Q = ΔU + W，其中ΔU为内能变化，W为功。在等温等压条件下，ΔU = ΔH - PΔV，其中ΔH为焓变，P为压力，ΔV为体积变化。由于ΔH = ${\Delta }_{mpp}{H}_{m}$，且可以忽略液态水的体积，因此ΔV = V(g) - V(l) ≈ V(g)。根据理想气体状态方程，V(g) = nRT/P，其中n为物质的量，R为气体常数，T为温度。将已知数值代入，得到V(g) = 1mol × 8.314J/(mol·K) × 373K / 101.325kPa = 30.6L。因此，ΔV = 30.6L = 0.0306m³。将已知数值代入，得到W = -PΔV = -101.325kPa × 0.0306m³ = -3101J。
步骤 3：计算ΔV
根据步骤2，ΔV = 30.6L = 0.0306m³。
步骤 4：比较ΔH与ΔU的大小
根据步骤2，ΔH = ${\Delta }_{mpp}{H}_{m}$ = 40.66kJ，ΔU = ΔH - PΔV = 40.66kJ - (-3101J) = 37.56kJ。因此，ΔH > ΔU。