Υπολογίστε W και Delta E Όταν ένα mole ενός υγρού εξατμίζεται στο σημείο βρασμού του;
παραδοχές:
* σταθερή πίεση: Θα υποθέσουμε ότι η εξάτμιση εμφανίζεται σε σταθερή ατμοσφαιρική πίεση.
* Ιδανική συμπεριφορά αερίου: Θα υποθέσουμε ότι ο ατμός συμπεριφέρεται ιδανικά.
Βασικές έννοιες:
* εργασία (w): Σε αυτή την περίπτωση, η εργασία οφείλεται στην επέκταση ενάντια στη συνεχή ατμοσφαιρική πίεση. Για ένα ιδανικό αέριο, το έργο υπολογίζεται ως:`w =-p * delta v` πού:
* `P` είναι η εξωτερική πίεση (ατμοσφαιρική πίεση).
* `Delta V` είναι η αλλαγή στον όγκο κατά τη διάρκεια της εξάτμισης.
* Εσωτερική ενέργεια (Delta e): Αυτό αντιπροσωπεύει τη μεταβολή της συνολικής ενέργειας του συστήματος. Για μια διαδικασία σε σταθερή πίεση, μπορεί να σχετίζεται με την ενθαλπία (Delta H) από:`Delta e =Delta H - P * Delta V '
* Ενθαλπία εξάτμισης (Delta HVAP): Αυτή είναι η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για την εξατμισμό ενός γραμμομόρου υγρού στο σημείο βρασμού του.
Υπολογισμοί:
1. Εργασία (w):
* Η μεταβολή του όγκου (Delta V) είναι η διαφορά όγκου μεταξύ του ατμού και του υγρού. Δεδομένου ότι ο όγκος του υγρού είναι αμελητέος σε σύγκριση με τον όγκο των ατμών, μπορούμε να προσεγγίσουμε το «Delta v» ως τον όγκο ενός μοχλού του ατμού.
* Χρησιμοποιώντας τον ιδανικό νόμο για το αέριο (`PV =NRT`), μπορούμε να υπολογίσουμε τον όγκο του ατμού:` v =nrt/p`.
* Αντικαθιστώντας την εξίσωση εργασίας:`w =-p * (nrt/p) =-nrt '
* Για ένα mole (n =1):`w =-rt`.
2. Εσωτερική ενέργεια (Delta e):
* Χρησιμοποιώντας τη σχέση `delta e =delta h - p * delta v`, μπορούμε να αντικαταστήσουμε:
* `delta e =delta hvap - (-nrt)`
* Για ένα mole:`delta e =delta hvap + rt '
Βασικά σημεία:
* Συμβάσεις σημείων: Η εργασία που πραγματοποιείται από το σύστημα (επέκταση) είναι αρνητική.
* Ενθαλπία εξάτμισης: Η αξία του `Delta HVAP` είναι μια συγκεκριμένη ιδιότητα της ουσίας και θα πρέπει να κοιτάξει ψηλά.
* Θερμοκρασία: Η θερμοκρασία «T» πρέπει να είναι στο Kelvin.
Παράδειγμα:
Ας υποθέσουμε ότι η ενθαλπία της εξάτμισης του νερού είναι 40,7 kJ/mol και το σημείο βρασμού του είναι 100 ° C (373 K). Μπορούμε να υπολογίσουμε:
* `w =-rt =-(8.314 j/mol * k) * (373 k) =-3100 j/mol»
* `Delta e =Delta hvap + rt =(40,7 kJ/mol) + (8,314 j/mol * k) * (373 k) =43,6 kJ/mol`
Συμπέρασμα:
Όταν ένα mole υγρού εξατμίζεται στο σημείο βρασμού του:
* Η εργασία που πραγματοποιείται από το σύστημα (W) είναι αρνητικό, υποδεικνύοντας την επέκταση.
* Η αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια (Delta E) είναι θετική, υποδεικνύοντας ότι το σύστημα έχει απορροφήσει ενέργεια.
Επιτρέψτε μου να ξέρω αν θέλετε να υπολογίσετε αυτές τις τιμές για μια συγκεκριμένη ουσία!
