题目

101kPa下,将1 g,°C的冰投入到10 g沸水中,冰立即熔化。计算该过程的°C,°C,°C 、°C, °C,并说明此过程为自发自发过程。已知在此条件下,冰的熔化焓为°C,水的平均等压摩尔热容为°C,水的摩尔质量为°C。

101kPa下,将1 g,的冰投入到10 g沸水中,冰立即熔化。计算该过程的,, 、, ,并说明此过程为自发自发过程。已知在此条件下,冰的熔化焓为,水的平均等压摩尔热容为,水的摩尔质量为。

题目解答

答案

首先，计算冰熔化所释放的热量(Q)：

其中，( n ) 是冰的摩尔数，是冰的熔化焓。冰的摩尔质量为18.01 g/mol，因此冰的摩尔数为：

代入冰的熔化焓，得：

接下来，计算系统所做的功(W)。在这个过程中，冰只是在水中熔化，没有外部功做功，所以 ( W = 0 )。

然后，计算熵变。冰从固态变为液态，系统的熵增加，而水的熵也会增加，因此总的熵变为正值。

最后，计算系统的内能变化：

因为0)" data-width="86" data-height="26" data-size="1572" data-format="png" style="max-width:100%">并且0)" data-width="88" data-height="26" data-size="1583" data-format="png" style="max-width:100%">，所以这个过程是自发的。

综上所述，该过程的，，，，并且是自发过程。