题目
14.在373K和101.325 kPa的条件下,将1gH2O (1)经:(1)等温、等压可逆气化;(2)在恒温373 K的-|||-真空箱中突然气化,都变为同温、同压的H2O(g)。分别计算这两种过程的Q,W, Delta U 和 Delta H 的值。已知-|||-水的气化热为 ] cdot (g)^-1, 可以忽略液态水的体积。

题目解答
答案

解析
步骤 1:等温、等压可逆气化过程
- 等温、等压可逆气化过程的热量 $Q$ 等于水的气化热,即 $Q_1 = 2259J$。
- 等温、等压可逆气化过程的功 $W$ 可以通过理想气体状态方程计算,$W_1 = -P\Delta V$,其中 $\Delta V$ 是水蒸气的体积减去水的体积,由于水的体积可以忽略,$\Delta V$ 可以近似为水蒸气的体积。水蒸气的体积 $V$ 可以通过理想气体状态方程计算,$V = \frac{nRT}{P}$,其中 $n$ 是水蒸气的摩尔数,$R$ 是理想气体常数,$T$ 是温度,$P$ 是压力。水蒸气的摩尔数 $n$ 可以通过水的质量和摩尔质量计算,$n = \frac{m}{M}$,其中 $m$ 是水的质量,$M$ 是水的摩尔质量。将这些值代入计算,得到 $W_1 = -172.3J$。
- 等温、等压可逆气化过程的内能变化 $\Delta U$ 可以通过热量和功计算,$\Delta U = Q_1 + W_1 = 2259J - 172.3J = 2087J$。
- 等温、等压可逆气化过程的焓变 $\Delta H$ 等于水的气化热,即 $\Delta H = 2259J$。
步骤 2:在恒温373K的真空箱中突然气化过程
- 在恒温373K的真空箱中突然气化过程的热量 $Q$ 等于水的气化热减去功,即 $Q_2 = 2259J - W_2$。由于在真空箱中突然气化,没有外力做功,所以 $W_2 = 0$,因此 $Q_2 = 2259J$。
- 在恒温373K的真空箱中突然气化过程的功 $W$ 为0,即 $W_2 = 0$。
- 在恒温373K的真空箱中突然气化过程的内能变化 $\Delta U$ 等于热量,即 $\Delta U = Q_2 = 2087J$。
- 在恒温373K的真空箱中突然气化过程的焓变 $\Delta H$ 等于水的气化热,即 $\Delta H = 2259J$。
- 等温、等压可逆气化过程的热量 $Q$ 等于水的气化热,即 $Q_1 = 2259J$。
- 等温、等压可逆气化过程的功 $W$ 可以通过理想气体状态方程计算,$W_1 = -P\Delta V$,其中 $\Delta V$ 是水蒸气的体积减去水的体积,由于水的体积可以忽略,$\Delta V$ 可以近似为水蒸气的体积。水蒸气的体积 $V$ 可以通过理想气体状态方程计算,$V = \frac{nRT}{P}$,其中 $n$ 是水蒸气的摩尔数,$R$ 是理想气体常数,$T$ 是温度,$P$ 是压力。水蒸气的摩尔数 $n$ 可以通过水的质量和摩尔质量计算,$n = \frac{m}{M}$,其中 $m$ 是水的质量,$M$ 是水的摩尔质量。将这些值代入计算,得到 $W_1 = -172.3J$。
- 等温、等压可逆气化过程的内能变化 $\Delta U$ 可以通过热量和功计算,$\Delta U = Q_1 + W_1 = 2259J - 172.3J = 2087J$。
- 等温、等压可逆气化过程的焓变 $\Delta H$ 等于水的气化热,即 $\Delta H = 2259J$。
步骤 2:在恒温373K的真空箱中突然气化过程
- 在恒温373K的真空箱中突然气化过程的热量 $Q$ 等于水的气化热减去功,即 $Q_2 = 2259J - W_2$。由于在真空箱中突然气化,没有外力做功,所以 $W_2 = 0$,因此 $Q_2 = 2259J$。
- 在恒温373K的真空箱中突然气化过程的功 $W$ 为0,即 $W_2 = 0$。
- 在恒温373K的真空箱中突然气化过程的内能变化 $\Delta U$ 等于热量,即 $\Delta U = Q_2 = 2087J$。
- 在恒温373K的真空箱中突然气化过程的焓变 $\Delta H$ 等于水的气化热,即 $\Delta H = 2259J$。