整个过程绝热 其中
ΔH = ΔH1 +ΔH2 +ΔH3
整理可得末态温度 t = 38.21℃
2.30 蒸气锅炉中连续不断地注入20℃的水,将其加热并蒸发成180℃,饱和蒸气压为1.003Mpa的水蒸气。求每生产1kg水蒸气所需要的
热量。
已知:水(H2O,l)在100℃的摩尔蒸发焓,水的平均摩尔定压热容
的摩尔定压热容与温度的函数关系见附录。 解: 题给过程如下
ΔH
1kg H2O(l) H2O(g)
恒压
t1=20℃,p=100kPa t3=180℃,ps=1.003MPa
ΔH2
H2O(l) H2O(g)
可逆相变
t2=100℃,p=100kPa t2 =100℃,p=100kPa
设水蒸气为理想气体,则
所以每生产1kg水蒸气所需的热量为
ΔH =ΔH1 +ΔH2 +ΔH3 =2746.46kJ
2.31 100kPa下冰(H2O,s)的熔点为0℃.在此条件下冰的摩尔熔化焓
。
已知在-10~0℃范围内过冷水(H2O,l)和冰的摩尔定压热容分别为
和
。
求在常压及-10℃下过冷水结冰的摩尔凝固焓。
,水蒸气(H2O,g)
解: 在100kPa、273.15K下,水和冰互相平衡,所以在100kPa、263.15K的过冷水凝固为冰就偏离了平衡条件,因此该过程为不可逆相变
化,设计途径如下:
1mol H2O(l) H2O(s)
不可逆相变
263.15K,常压 263.15K,常压
ΔH2
H2O(l) H2O(s)
可逆相变
273.15K,100kPa 273.15K,100kPa
又解:压力的改变对凝聚态物质摩尔焓很小可直接应用p68公式(2.7.4)
2.32
,水和水蒸气在25~100℃范围间的平均摩尔定压热容分别为
和
求在25℃时水的摩尔蒸发焓。
已知水(H2O,l)在100℃的摩尔蒸发焓
解:由已知温度的相变焓求未知温度的相变焓,常压下对气体摩尔焓的影响通常可以忽略,可直接应用p68公式(2.7.4)
2.34 应用附录中有关物质在25℃的标准摩尔生成焓的数据,计算下列反应在25℃时的
和
。
解:应用p79公式(2.10.1)和p85公式(2.10.8)
题给各反应的和
分别计算如下:
(1)
(2)
(3)
2.35 应用附录中有关物质的热化学数据,计算25℃时反应
的标准摩尔反应焓,要求:
(1)应用附录中25℃的标准摩尔生成焓的数据;
(2)应用附录中25℃的标准摩尔燃烧焓的数据.
解: (1) 应用p79公式(2.10.1)
得:
(2) 先分别求出CH3OH(l)、HCOOCH3(l)的标准摩尔燃烧焓. 应用附录查出在25℃时
CH3OH(l)、HCOOCH3(l)的燃烧反应分别为:
应用p79公式(2.10.1)
和标准燃烧焓定义得:
再应用p82公式(2.10.3)
得:
2.38 已知CH3COOH(g),CH4(g)和CO2(g)的平均摩尔定压热容
分别为
.
,
和
。试由附录中各化合物的标准摩尔生成焓计算1000K时下列反应的
解: 应用p82公式(2.10.3)25℃时的标准摩尔燃烧焓为:
得题给反应在
反应的
由于在298.15K~1000K范围中反应各物质没有相变化,所以可应用公式(2.10.5)得1000K时的标准摩尔反应焓为: