概念を理解する
* 蒸発のエンタルピー(ΔHvap): 沸点で1モルの液体を蒸発させるために必要な熱エネルギーの量。
* 内部エネルギー変化(ΔU): システムの内部運動に関連するエネルギー(分子の運動エネルギーとポテンシャルエネルギー)に関連するシステムの総エネルギーの変化。
* ΔHとΔuの関係: ΔH=Δu +PΔV。ここで、pは圧力であり、ΔVは体積の変化です。
計算
1。理想的なガス近似: ベンゼンの蒸気は、その沸点で理想的なガスのように振る舞うと仮定できます。これにより、理想的なガス法を使用できます:pv =nrt、ここ:
* P =圧力
* v =ボリューム
* n =モル数
* r =理想的なガス定数(8.314 j/mol・k)
* T =温度
2。ΔVの計算: 1モルのベンゼンを扱っているため、理想的なガス法をv =rt/pに簡素化できます。 体積の変化(ΔV)は、液相とガス相の体積の違いです。
*ΔV=V(ガス)-V(液体)≈V(ガス)(液体の容積はガスと比較して無視できるため)
*ΔV≈Rt/p
3。Δuの計算: これで、すべてを方程式に差し込むことができますΔh=Δu +pδv:
*Δu=Δh -pδv
*Δu=Δh -p(rt/p)
*Δu=Δh -rt
4。値の置換:
*ΔH=30.8 kJ/mol =30800 j/mol
* r =8.314 j/mol・k
* T =353.25 K
*ΔU=30800 j/mol-(8.314 j/mol・k)(353.25 k)
*ΔU≈28250j/mol≈28.3kj/mol
結論
沸点でのベンゼンの蒸発の内部エネルギー変化(ΔU)は約28.3 kJ/molです。