Question

在一个标准大气压下,水在沸腾时,1 g水由液态变成同温度的气态,其体积由1.043 cm³变成1 676 cm³,已知水的汽化热为2 263.8 J/g,试求:
(1)体积膨胀时气体对外界做的功W;
(2)气体吸收的热量为多少;
(3)气体增加的内能ΔU.

Answer 1

(1)169.7 J  (2)2 263.8 J  (3)2 094.1 J

取1 g水为研究系统,大气视为外界,1 g沸腾的水变成同温度的气需要吸收热量,同时由于体积的膨胀,系统要对外做功,所以有ΔU<Q_吸.
(1)气体在等压下膨胀做功
W=p(V₂-V₁)=1.013×10⁵×(1 676-1.043)×10^-6 J="169.7" J.
(2)气体吸收热量
Q=ML=1×2 263.8 J="2" 263.8 J.
(3)根据热力学第一定律
ΔU="Q+W=2" 263.8 J+(-169.7) J="2" 094.1 J.