Question

298.15k,101.325kPa下1mol过饱和水蒸汽变为同温同压下的液态水。求该过程的熵变S

298.15k,101.325kPa下1mol过饱和水蒸汽变为同温同压下的液态水。求该过程的熵变S及吉布斯函数G。并判断过程能否自动进行？已知298.15k时水的饱和蒸汽压为3.166kPa,质量摩尔蒸发焓为2217 J－g 跪求大神解答详细步骤

Answer 1

已知298.5k\1.1.325kpa情况下：

ΔH1=0，H3=0
ΔH=H1+H2+H3=-39.9kJ

ΔS=ΔS1+ΔS2+S3=-105.1J/K
ΔG=ΔH-TΔS
=-39.9-298.2×(-105.1×10-3)
=-8.6kJ0
该过程能自发进行。

熵变：对于化学反应而言，若反应物和产物都处于标准状态下，则反应过程的熵变，即为该反应的标准熵变。当反应进度为单位反应进度时，反应的标准熵变为该反应的标准摩尔熵变，以△rSm表示。

焓变和熵变有和不同?

焓变是指物质之间发生化学变化后的能量变化量，熵变是指发生化学或物理变化之后物体混乱度的变化量。焓变和熵变都大于零的在任何条件下自发反应发生，焓变和熵变都小于零任何条件下反应不发生，焓变大于零熵变小于零低温下反应自发进行，焓变小于零熵变大于零高温下反应自发进行。

吉布斯函数：

吉布斯自由能（Gibbs free energy）在化学热力学中为判断过程进行的方向而引入的热力学函数。又称自由焓、吉布斯自由能或自由能。自由能指的是在某一个热力学过程中，系统减少的内能中可以转化为对外做功的部分。自由能(free energy)在物理化学中，按照亥姆霍兹的定容自由能F与吉布斯的定压自由能G的定义。吉布斯自由能是自由能的一种。

Answer 2

整个反应在恒温下进行，ΔH(T)=0。反应分三步
(1):H2O(g,101.325kPa)→H2O(g,3.166kPa)。ΔH1=0,ΔS1=nR×ln(P1/P2)=28.815 J/K
(2):H2O(g,3.166kPa)→H2O(l,3.166kPa)。该反应为可逆过程。
ΔH2为相变焓，与温度无关，题目所给为蒸发焓，这里所求为液化焓，等于其相反数为18×(－2217J/K)=－39.906 kJ
根据熵的定义式ΔS2=Qr/T=Q2/T=－133.845 J/K
(3):H2O(l,3.166kPa)→H2O(l,101.325kPa)
同(1)ΔH3=0,根据凝固态物质单纯PVT变化过程中ΔS计算公式得:ΔS3=nRln(T1/T2),T1=T2,故ΔS3=0。
整个反应中ΔS=ΔS1+ΔS2+ΔS3=-105.029 J/K
ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=ΔH2=-39.906 kJ
则ΔG=ΔH－Δ(TS)=ΔH-TΔS=－8.56 kJ
ΔG＜0,所以反应可以自发进行。
(纯手打累死了——来自河南理工大学18届环境工程学生。)

Answer 3

ΔH1=0

H3=0
ΔH=H1+H2+H3=-39.9kJ

ΔS=ΔS1+ΔS2+S3=-105.1J/K
ΔG=ΔH-TΔS
=-39.9-298.2×(-105.1×10-3)
=-8.6kJ0
该过程能自发进行。

Answer 4

引用夜雨风殇泪的回答：
ΔH1=0

H3=0
ΔH=H1+H2+H3=-39.9kJ

ΔS=ΔS1+ΔS2+S3=-105.1J/K
ΔG=ΔH-TΔS
=-39.9-298.2×(-105.1×10-3)
=-8.6kJ0
该过程能自发进行。

液态水压强变化S不变S3=0