题目
28.在 -(3)^circ C 时,冰的蒸气压为475.4Pa,过冷水的蒸气压为-|||-489.2Pa。试求在 -(3)^circ C 时1mol过冷H2O转变为冰的 △G。
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定化学反应
过冷水转变为冰的化学反应可以表示为：H2O(l) → H2O(s)。
步骤 2：计算化学反应的自由能变化
根据热力学原理，化学反应的自由能变化（ΔG）可以通过以下公式计算：
ΔG = ΔG1 + ΔG2 + ΔG3
其中，ΔG1是过冷水转变为水蒸气的自由能变化，ΔG2是水蒸气转变为冰的自由能变化，ΔG3是冰转变为冰的自由能变化。
由于过冷水和冰在相同温度和压力下，ΔG1和ΔG3均为零，因此，ΔG = ΔG2。
步骤 3：计算水蒸气转变为冰的自由能变化
根据公式 ΔG = nRT ln(P2/P1)，其中n是物质的量，R是气体常数，T是绝对温度，P1是过冷水的蒸气压，P2是冰的蒸气压。
将已知数值代入公式，得到：
ΔG = 1 mol × 8.3145 J/(mol·K) × (-3 + 273.15) K × ln(475.4 Pa / 489.2 Pa)
计算得到 ΔG = -64.3 J。
过冷水转变为冰的化学反应可以表示为：H2O(l) → H2O(s)。
步骤 2：计算化学反应的自由能变化
根据热力学原理，化学反应的自由能变化（ΔG）可以通过以下公式计算：
ΔG = ΔG1 + ΔG2 + ΔG3
其中，ΔG1是过冷水转变为水蒸气的自由能变化，ΔG2是水蒸气转变为冰的自由能变化，ΔG3是冰转变为冰的自由能变化。
由于过冷水和冰在相同温度和压力下，ΔG1和ΔG3均为零，因此，ΔG = ΔG2。
步骤 3：计算水蒸气转变为冰的自由能变化
根据公式 ΔG = nRT ln(P2/P1)，其中n是物质的量，R是气体常数，T是绝对温度，P1是过冷水的蒸气压，P2是冰的蒸气压。
将已知数值代入公式，得到：
ΔG = 1 mol × 8.3145 J/(mol·K) × (-3 + 273.15) K × ln(475.4 Pa / 489.2 Pa)
计算得到 ΔG = -64.3 J。