Читать книгу Physikalische Chemie - Peter W. Atkins - Страница 134

Wasser wird bei einem Druck von 0.1 MPa (1 bar) zum Sieden erhitzt. Wenn ein Strom von 0.5 A aus einer 12-V-Batterie 300 s lang durch eine elektrische Widerstandsheizung fließt, verdampfen 0.798 g Wasser. Wie groß sind die Änderungen der molaren Inneren Energie und der Enthalpie am Siedepunkt (373.15 K)?

Vorgehen Die Verdampfung findet bei konstantem Druck statt; die Änderung der Enthalpie ist daher gleich der durch das Heizgerät zugeführten Wärmemenge. So berechnen wir zunächst diese (q = I t Δϕ) und interpretieren sie als Enthalpieänderung, die wir anschließend in eine molare Größe umrechnen (indem wir durch die Stoffmenge des gebildeten Wasserdampfes teilen). Wir nehmen ideales Verhalten des Wasserdampfes an, um mithilfe von Gl. (2-21) aus der Änderung der Enthalpie die der Inneren Energie zu erhalten.

Antwort Die gesuchte Enthalpieänderung ist

dabei haben wir 1 AVs = 1J benutzt. 0.798 g Wasser sind (0.798 g)/(18.02g mol^–1) = (0.798/18.02) mol H₂O; die molare Verdampfungsenthalpie ist dann

Für den Prozess H₂O(l) → H₂O(g) ist die Änderung der Stoffmenge der gasförmigen Produkte Δn_g = + 1mol; damit ergibt sich

Die Änderung der Inneren Energie ist kleiner ist als die der Enthalpie, weil bei der Ausdehnung der verdampfenden Substanz Volumenarbeit gegen den Atmosphärendruck verrichtet wurde.