Problema 10 · Química II URV 2000

Tema: Primer principi de la termodinàmica i termoquímica · Del examen Examen Parcial de Química: Termoquímica y Termodinámica (2000)

Enunciado

Problema 10. Termodinámica de la vaporización de agua

A sample containing 2.5 moles of liquid water at 100 °C (density d=0.96 g⋅mL−1d = 0.96\text{ g}\cdot\text{mL}^{-1}) is held inside a cylinder fitted with a frictionless movable piston.

The water undergoes complete vaporization against a constant external pressure of 1 atm. Assuming ideal gas behavior for water vapor, calculate:

Data:

Enthalpy of vaporization of water, ΔHvap=Qvap(H2O)=40.7 kJ⋅mol−1\Delta H_{\text{vap}} = Q_{\text{vap}}(\text{H}_2\text{O}) = 40.7\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}; R=0.082 atm⋅L⋅mol−1⋅K−1R = 0.082\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}; 1 atm=101 325 Pa1\text{ atm} = 101\,325\text{ Pa}; molar mass of water M=18 g/molM = 18\text{ g/mol}.

a.

The heat exchanged by the system, QQ.

b.

The expansion work performed, WW (using the IUPAC sign convention W=−PextΔVW = -P_{\text{ext}}\Delta V).

c.

The change in internal energy of the process, ΔU\Delta U.

Enunciado: Problema 10 · Química II URV 2000

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a. The heat exchanged by the system, Q.

Solución: 101.75101.75 kJ / 102102 kJ / 101750101750 J

b. The expansion work performed, W.

Solución: −7.74-7.74 kJ / −7743-7743 J

c. The change in internal energy of the process, ΔU.

Solución: 94.0194.01 kJ / 94.094.0 kJ / 9401094010 J

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