题目
已知在 353 , (K) 和 101.3 , (kPa) 下，苯的摩尔蒸发焓为 Delta_({vap)} H_({m)} = 30.77 , (kJ) cdot (mol)^-1，设气体为理想气体。(1) 1.0 , (mol) 苯 (C)_6(H)_6((l)) 在正常沸点 353 , (K) 和 101.3 , (kPa) 下蒸发为苯蒸气，计算该过程的 Q，W，Delta U，Delta H，Delta S，Delta A 和 Delta G。(2) 将 1.0 , (mol) 苯 (C)_6(H)_6((l)) 在正常沸点 353 , (K) 和 101.3 , (kPa) 下，向真空蒸发为同温同压的苯蒸气，试求该过程的 Q，W，摩尔蒸发熵 Delta_({vap)} S_({m)}，摩尔蒸发 Gibbs 自由能 Delta_({vap)} G_({m)} 和环境的熵变 Delta S_({环)}；并根据计算结果，判断上述过程的可逆性。
已知在 $353 \, \text{K}$ 和 $101.3 \, \text{kPa}$ 下，苯的摩尔蒸发焓为 $\Delta_{\text{vap}} H_{\text{m}} = 30.77 \, \text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1}$，设气体为理想气体。
(1) $1.0 \, \text{mol}$ 苯 $\text{C}_6\text{H}_6(\text{l})$ 在正常沸点 $353 \, \text{K}$ 和 $101.3 \, \text{kPa}$ 下蒸发为苯蒸气，计算该过程的 $Q$，$W$，$\Delta U$，$\Delta H$，$\Delta S$，$\Delta A$ 和 $\Delta G$。
(2) 将 $1.0 \, \text{mol}$ 苯 $\text{C}_6\text{H}_6(\text{l})$ 在正常沸点 $353 \, \text{K}$ 和 $101.3 \, \text{kPa}$ 下，向真空蒸发为同温同压的苯蒸气，试求该过程的 $Q$，$W$，摩尔蒸发熵 $\Delta_{\text{vap}} S_{\text{m}}$，摩尔蒸发 Gibbs 自由能 $\Delta_{\text{vap}} G_{\text{m}}$ 和环境的熵变 $\Delta S_{\text{环}}$；并根据计算结果，判断上述过程的可逆性。
题目解答
答案
(1) 恒温恒压下：
\[
Q = \Delta H = 30.77 \, \text{kJ}, \quad W = -2.93 \, \text{kJ}, \quad \Delta U = 27.84 \, \text{kJ}, \quad \Delta H = 30.77 \, \text{kJ}, \quad \Delta S = 87.17 \, \text{J/K}, \quad \Delta A = -2.93 \, \text{kJ}, \quad \Delta G = 0
\]
(2) 向真空蒸发：
\[
Q = 27.84 \, \text{kJ}, \quad W = 0, \quad \Delta_{vap}S_m = 87.17 \, \text{J/(mol·K)}, \quad \Delta_{vap}G_m = 0, \quad \Delta S_{环} = -78.85 \, \text{J/K}
\]
总熵变 $\Delta S_{总} = 8.32 \, \text{J/K} > 0$，过程不可逆。
最终结论：
(1) $Q = 30.77 \, \text{kJ}$，$W = -2.93 \, \text{kJ}$，$\Delta U = 27.84 \, \text{kJ}$，$\Delta H = 30.77 \, \text{kJ}$，$\Delta S = 87.17 \, \text{J/K}$，$\Delta A = -2.93 \, \text{kJ}$，$\Delta G = 0$。
(2) $Q = 27.84 \, \text{kJ}$，$W = 0$，$\Delta_{vap}S_m = 87.17 \, \text{J/(mol·K)}$，$\Delta_{vap}G_m = 0$，$\Delta S_{环} = -78.85 \, \text{J/K}$，过程不可逆。