题目

.3-19 在 https:/img.cdnjtzy.com/zyb_5f6b7e03d59badedbd7e9103f552be25.jpg.013times (10)^5Pa ,373K下,18gH2O (1)汽化成H2O(g),吸热-|||-40.58kJ。试计算该过程的 △U 和 Delta S ,

题目解答

答案

解析

本题主要考查热力学第一定律以及熵变的计算。解题思路如下：

  1. **计算$\Delta$是将液态水转化为气态水，此过程在恒压下进行，根据恒压热与焓变的关系可直接得到$\Delta H$的值。
  2. 计算$\Delta U$：
    • 根据热力学第一定律的恒压过程公式$\Delta U = \Delta H - \Delta nRT$，其中$\Delta H$为焓变，$\Delta n$为反应前后气体物质的量的变化，$R$为理想气体常数，$T$为温度。
    • 首先确定$\Delta n$，对于反应${H}_{2}O(l)\rightleftharpoons {H}_{2}O(g)$，$1$摩尔液态水变为$1$摩尔气态水，$\Delta n = 1mol - 0mol = 1mol$。
    • 已知$\Delta H = Q_{P}=40.58kJ = 40.58\times 1000J$，$R = 8.314J\cdot {mol}^{-1}\cdot {K}^{-1}$，$T = 373K$，将这些值代入公式可得：
      $\Delta U=\Delta H-\Delta nRT=40.58\times 1000J - 1mol\times 8.314J\cdot {mol}^{-1}\cdot {K}^{-1}\times 373K$
      $=40580J - 3101.022J = 37478.978J\approx37.48kJ$
  3. 计算$\Delta S$：
    • 在$373K$和$1.013\times {10}^{5}Pa$下，$H_2O(l)$的汽化可以认为是可逆过程，可逆过程的热$Q_{r}$等于恒压热$Q_{P}$，即$Q_{r}=40.58kJ = 40.58\times 1000J$。
    • 根据熵变的定义式$\Delta S=\frac{Q_{r}}{T}$，将$Q_{r}=40.58\times 1000J$，$T = 373K$代入可得：
      $\Delta S=\frac{40.58\times 1000J}{373K}\approx108.8J\cdot {K}^{-1}$