질소 수소 암모니아 반응 ΔH –90 kJ 15 atm 4 L 감소 내부 에너지
질소와 수소로 암모니아를 만드는 반응의 ΔH = –90 kJ이다.
이 반응이 15 atm의 일정 압력하에서 일어나고
부피가 4 L 감소하였을 때, 내부 에너지의 변화량[kJ]은?
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ΔU = q + w
( 참고 https://ywpop.tistory.com/7219 )
w = –PΔV
= –(15 atm) (–4 L)
= 60 atm•L
[참고] 부피가 4 L 감소
“ΔV = 나중부피 – 처음부피” 이므로,
부피가 감소하면,
“나중부피 < 처음부피” 가 되어,
“나중부피 – 처음부피” 계산 결과는 음수(–)가 된다.
기체상수, R 값으로부터,
0.08206 atm•L = 8.314 J 이므로,
( 참고 https://ywpop.tistory.com/1988 )
(60 atm•L) (8.314 J / 0.08206 atm•L)
= (60) (8.314 / 0.08206)
= 6079 J
= 6.079 kJ
일정 압력 조건의 ΔH = q 이므로,
( 참고 https://ywpop.tistory.com/4672 )
ΔU = q + w
= (–90) + (6.079)
= –83.921 kJ
답: 약 –84 kJ
[ 관련 글 https://ywpop.blogspot.com/2025/01/15105-kj-4000-m3-5000-m3.html ]
풍선 안에 있는 공기를 가열하여 풍선을 최대한으로 부풀게 하였다. 이 과정에서 1.5×10^5 kJ의 에너지가 열로 공급되면서 풍선의 부피가 4,000 m3에서 5,000 m3로 증가하였다. 외부 압력이 1 atm으로 일정하다고 가정할 때, 이 과정에서 내부 에너지 변화량[kJ]은?
[키워드] 열역학 제1법칙 기준, ΔU = q + w 기준, ΔE = q + w 기준
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