Beregn det udførte arbejde, når 1,0 mol vand ved 273 K fordamper mod som atmosfærisk tryk atmosfære. Antag ideel gasadfærd.?

forståelse af koncepterne

* fordampning: Dette er processen med en væske, der skifter til en gas.

* arbejde udført: I termodynamik er arbejde udført af et system den energi, der overføres af systemet på grund af en ændring i volumen. For en ideel gas beregnes dette som:

* W =-pΔv (hvor p er tryk og ΔV er ændringen i volumen)

* Ideel gaslov: PV =NRT (hvor P er tryk, V er volumen, N er mol, R er den ideelle gaskonstant, og T er temperatur)

Beregninger

1. Bestem det oprindelige bind:

* Da vand er en væske, kan vi ignorere dets oprindelige volumen.

2. Bestem det endelige volumen (volumen af ​​vanddamp):

* Brug den ideelle gaslov til at finde volumenet på 1 mol vanddamp ved 273 K og 1 ATM -tryk.

* V =(NRT)/P =(1 mol * 0,0821 L · ATM/Mol · K * 273 K)/1 ATM ≈ 22,4 L

3. Beregn ændringen i volumen:

* ΔV =slutvolumen - oprindeligt volumen ≈ 22,4 l - 0 l =22,4 L

4. Beregn arbejde udført:

* W =-pδv =-(1 atm) * (22,4 l) ≈ -22,4 l · atm

Konvertering til Joules

* 1 l · atm =101.325 J

* Derfor W ≈ -22,4 L · ATM * 101.325 J/L · ATM ≈ -2270 J

Vigtig note: Denne beregning antager, at fordampningsprocessen forekommer ved konstant tryk (isobarisk).

Konklusion

Arbejdet, der udføres, når 1 mol vanddampning mod atmosfærisk tryk ved 273 K er ca. -2270 J. Det negative tegn indikerer, at arbejdet udføres * af * systemet (vanddampen) på omgivelserne (atmosfæren).