Πόση ενέργεια πρέπει να αφαιρεθεί από ένα δείγμα 125 g βενζολίου στο Κ για να υγροποιήσει και χαμηλότερη θερμοκρασία 335,0 K;
1. Κατανοήστε τη διαδικασία
* Εξάτμιση: Το βενζόλιο ξεκινά ως αέριο και πρέπει να συμπυκνωθεί σε υγρό. Αυτό περιλαμβάνει την απελευθέρωση της θερμότητας της εξάτμισης.
* Ψύξη: Στη συνέχεια, το υγρό βενζόλιο πρέπει να κρυώσει στην επιθυμητή θερμοκρασία.
2. Συγκεντρώστε τις απαραίτητες πληροφορίες
* Μάζα βενζολίου (m): 125 g
* Θερμότητα εξάτμισης βενζολίου (ΔHVAP): 30.8 kJ/mol
* Μοριακή μάζα βενζολίου (m): 78.11 g/mol
* Ειδική θερμική ικανότητα υγρού βενζολίου (c): 1.74 J/G · K
* Αρχική θερμοκρασία (TI): Πρέπει να γνωρίζουμε την αρχική θερμοκρασία του ατμού βενζολίου (στο Kelvin).
* Τελική θερμοκρασία (TF): 335.0 k
3. Υπολογίστε την ενέργεια για κάθε βήμα
* Ενέργεια για συμπύκνωση (QVAP):
* Υπολογίστε τα γραμμομόρια του βενζολίου:n =m/m =125 g/78,11 g/mol =1,60 mol
* Υπολογίστε την ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη συμπύκνωση:QVAP =N * ΔHVAP =1,60 mol * 30,8 kJ/mol =49,3 kJ
* Ενέργεια για ψύξη (qcool):
* Υπολογίστε την αλλαγή θερμοκρασίας:Δt =TF - Ti
* Υπολογίστε την ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια της ψύξης:QCOOL =M * C * Δt
4. Συνολική ενέργεια
Η συνολική ενέργεια που αφαιρείται είναι το άθροισμα των ενεργειών και από τα δύο βήματα:
* Συνολική ενέργεια (qtotal) =qvap + qcool
5. Συνδέστε τις τιμές
* qtotal =49.3 kJ + (125 g * 1.74 j/g · k * (335.0 k - ti))
Σημαντική σημείωση: Πρέπει να γνωρίζετε την αρχική θερμοκρασία (TI) του ατμού βενζολίου για να υπολογίσετε την τελική ενέργεια που απαιτείται.
Παράδειγμα: Εάν η αρχική θερμοκρασία (TI) ήταν 375 K, τότε η ενέργεια για ψύξη θα ήταν:
* qcool =(125 g * 1.74 j/g · k * (335.0 k -375 k)) =-8625 j =-8.625 kJ
* qtotal =49.3 kJ - 8.625 kJ =40.7 kJ
Επομένως, η συνολική ενέργεια που απομακρύνεται για να υγροποιήσει το βενζόλιο και να μειώσει τη θερμοκρασία του σε 335,0 K θα ήταν 40,7 kJ σε αυτό το παράδειγμα. Θυμηθείτε να αντικαταστήσετε την αρχική θερμοκρασία (TI) με την πραγματική τιμή για το συγκεκριμένο πρόβλημα σας.
