1mol水在373K和100kPa向真空蒸发,变成373K和100kPa的水蒸气,试计算此过程的△S体系、△S环境和△S总,并判断此过程是否自发。水的蒸发热为40.64kJ/mol

步骤 1：计算体系熵变
根据热力学第二定律，体系的熵变可以通过热量与温度的比值来计算。对于1mol水在373K蒸发成水蒸气的过程，体系吸收的热量为水的蒸发热，即40.64kJ/mol。因此，体系的熵变可以通过以下公式计算：
$$\Delta S_{体系} = \frac{\Delta H}{T}$$
其中，$\Delta H$为水的蒸发热，$T$为温度。将已知数值代入公式，得到：
$$\Delta S_{体系} = \frac{40.64 \times 10^3 J/mol}{373 K} = 109 J/K$$
步骤 2：计算环境熵变
环境熵变可以通过体系熵变的负值来计算，因为体系吸收的热量等于环境释放的热量。因此，环境的熵变可以通过以下公式计算：
$$\Delta S_{环境} = -\Delta S_{体系}$$
将已知数值代入公式，得到：
$$\Delta S_{环境} = -109 J/K$$
步骤 3：计算总熵变
总熵变可以通过体系熵变和环境熵变的和来计算。因此，总熵变可以通过以下公式计算：
$$\Delta S_{总} = \Delta S_{体系} + \Delta S_{环境}$$
将已知数值代入公式，得到：
$$\Delta S_{总} = 109 J/K - 109 J/K = 0 J/K$$
步骤 4：判断过程是否自发
根据热力学第二定律，如果总熵变大于零，则过程是自发的。如果总熵变小于零，则过程是非自发的。如果总熵变等于零，则过程是可逆的。因此，根据计算结果，总熵变等于零，说明此过程是可逆的。