题目
某刚性密闭容器中充满空气,并有少量水存在。300K下达到平衡-|||-时,容器内压力为101.325 kPa。若把该容器移至373.15K的沸水中,试求达到-|||-新平衡时容器中的压力。设容器中始终有水存在,且可忽略水体积的任何变化。-|||-已知300K时水的饱和蒸气压为3.567kP a。
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定初始条件
在300K时，容器内的总压力为101.325 kPa，其中水蒸气的分压为3.567 kPa。因此，空气的分压为101.325 kPa - 3.567 kPa = 97.758 kPa。
步骤 2：应用理想气体定律
当容器被移至373.15K的沸水中时，空气的分压将根据查理定律（理想气体定律的一部分）变化。查理定律表明，在恒定体积下，气体的压强与温度成正比。因此，空气的分压将变为：
\[ P_{2,空气} = P_{1,空气} \times \frac{T_2}{T_1} = 97.758 kPa \times \frac{373.15 K}{300 K} = 121.595 kPa \]
步骤 3：确定水蒸气的分压
在373.15K时，水的饱和蒸气压为101.325 kPa。因此，水蒸气的分压为101.325 kPa。
步骤 4：计算总压力
新平衡时的总压力为水蒸气的分压和空气的分压之和：
\[ P_{总} = P_{2,空气} + P_{2,水蒸气} = 121.595 kPa + 101.325 kPa = 222.92 kPa \]
在300K时，容器内的总压力为101.325 kPa，其中水蒸气的分压为3.567 kPa。因此，空气的分压为101.325 kPa - 3.567 kPa = 97.758 kPa。
步骤 2：应用理想气体定律
当容器被移至373.15K的沸水中时，空气的分压将根据查理定律（理想气体定律的一部分）变化。查理定律表明，在恒定体积下，气体的压强与温度成正比。因此，空气的分压将变为：
\[ P_{2,空气} = P_{1,空气} \times \frac{T_2}{T_1} = 97.758 kPa \times \frac{373.15 K}{300 K} = 121.595 kPa \]
步骤 3：确定水蒸气的分压
在373.15K时，水的饱和蒸气压为101.325 kPa。因此，水蒸气的分压为101.325 kPa。
步骤 4：计算总压力
新平衡时的总压力为水蒸气的分压和空气的分压之和：
\[ P_{总} = P_{2,空气} + P_{2,水蒸气} = 121.595 kPa + 101.325 kPa = 222.92 kPa \]