题目
27.试求1 mol 硝基苯C6H5 NO2(1)在483K、130 kPa定温、定压下的汽化过程能否自-|||-发进行?已知硝基苯的正常沸点为483 K。
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定过程类型
根据已知条件，硝基苯的正常沸点为483K（对应饱和蒸气压101.3kPa），可判断该过程为不可逆相变过程，需要在给定的始、终态之间虚拟可逆相变途径计算。
步骤 2：虚拟可逆相变途径
C6H5NO2(1,483K,130kPa) $\Delta G$ C6H5NO2(g,483 K,130kPa) $\Delta {G}_{1}$ $\Delta {G}_{3}$ C6H5NO2(1,483K,101.3kPa) 可逆相变 $\Delta {G}_{2}$ C6H5NO2(g,483K,101.3kPa)
步骤 3：计算各部分的吉布斯自由能变化
$\Delta G=\Delta {G}_{1}+\Delta {G}_{2}+\Delta {G}_{3}$
$\Delta {G}_{1}={\int }_{m}^{{p}_{2}}v(1)dp\approx 0$ （凝聚态的定温变压过程）
$\Delta {G}_{2}=0$ （可逆相变）
所以 $\Delta G=\Delta {G}_{3}={\int }_{m}^{{n}_{2}}v(g)dp=nRT\ln \dfrac {130}{101.3}$
=(1×8.314×483×In 130/101.3130/)J=1.00k J=1.00kJ（理想气体定温变压过程）
步骤 4：判断过程是否自发
因为该过程是在定温、定压条件下进行，且过程中没有非体积功，可以用吉布斯函数判据， $\Delta {G}_{r}p\gt 0$ ，故该过程不能自发进行。
根据已知条件，硝基苯的正常沸点为483K（对应饱和蒸气压101.3kPa），可判断该过程为不可逆相变过程，需要在给定的始、终态之间虚拟可逆相变途径计算。
步骤 2：虚拟可逆相变途径
C6H5NO2(1,483K,130kPa) $\Delta G$ C6H5NO2(g,483 K,130kPa) $\Delta {G}_{1}$ $\Delta {G}_{3}$ C6H5NO2(1,483K,101.3kPa) 可逆相变 $\Delta {G}_{2}$ C6H5NO2(g,483K,101.3kPa)
步骤 3：计算各部分的吉布斯自由能变化
$\Delta G=\Delta {G}_{1}+\Delta {G}_{2}+\Delta {G}_{3}$
$\Delta {G}_{1}={\int }_{m}^{{p}_{2}}v(1)dp\approx 0$ （凝聚态的定温变压过程）
$\Delta {G}_{2}=0$ （可逆相变）
所以 $\Delta G=\Delta {G}_{3}={\int }_{m}^{{n}_{2}}v(g)dp=nRT\ln \dfrac {130}{101.3}$
=(1×8.314×483×In 130/101.3130/)J=1.00k J=1.00kJ（理想气体定温变压过程）
步骤 4：判断过程是否自发
因为该过程是在定温、定压条件下进行，且过程中没有非体积功，可以用吉布斯函数判据， $\Delta {G}_{r}p\gt 0$ ，故该过程不能自发进行。