Suposiciones:
* Presión constante: Asumiremos que la vaporización ocurre a presión atmosférica constante.
* Comportamiento ideal de gas: Asumiremos que el vapor se comporta idealmente.
Conceptos clave:
* trabajo (w): En este caso, el trabajo realizado se debe a la expansión contra la presión atmosférica constante. Para un gas ideal, el trabajo se calcula como:`w =-p * delta v` donde:
* `P` es la presión externa (presión atmosférica).
* `Delta V` es el cambio de volumen durante la vaporización.
* Energía interna (delta e): Esto representa el cambio en la energía total del sistema. Para un proceso a presión constante, puede estar relacionado con la entalpía (delta h) por:`delta e =delta h - p * delta v`
* Entalpía de vaporización (Delta Hvap): Esta es la cantidad de calor requerida para vaporizar un lunar de líquido en su punto de ebullición.
Cálculos:
1. trabajo (w):
* El cambio en el volumen (Delta V) es la diferencia en el volumen entre el vapor y el líquido. Dado que el volumen líquido es insignificante en comparación con el volumen de vapor, podemos aproximar el `delta v` como el volumen de un mol de vapor.
* Usando la ley de gas ideal (`pv =nrt`), podemos calcular el volumen del vapor:` v =nrt/p`.
* Sustituyendo en la ecuación de trabajo:`w =-p * (nrt/p) =-nrt`
* Para un mol (n =1):`w =-rt`.
2. Energía interna (delta e):
* Uso de la relación `delta e =delta h - p * delta v`, podemos sustituir:
* `delta e =delta hvap - (-nrt)`
* Para un topo:`delta e =delta hvap + rt`
Puntos clave:
* CONVENCIONES DE SIGNO: El trabajo realizado por el sistema (expansión) es negativo.
* Entalpía de vaporización: El valor de 'delta hvap` es una propiedad específica de la sustancia y deberá ser revisada.
* Temperatura: La temperatura 't' debe estar en Kelvin.
Ejemplo:
Digamos que la entalpía de la vaporización del agua es de 40.7 kJ/mol y su punto de ebullición es de 100 ° C (373 K). Podemos calcular:
* `w =-rt =-(8.314 j/mol * k) * (373 k) =-3100 j/mol`
* `delta e =delta hvap + rt =(40.7 kJ/mol) + (8.314 j/mol * k) * (373 k) =43.6 kJ/mol`
Conclusión:
Cuando un lunar de líquido se vaporiza en su punto de ebullición:
* El trabajo realizado por el sistema (W) es negativo, lo que indica expansión.
* El cambio en la energía interna (delta e) es positivo, lo que indica que el sistema ha absorbido la energía.
¡Avíseme si desea calcular estos valores para una sustancia específica!
