기체 생성 반응 시 기체가 해준 일. 계가 한 일

기체 생성 반응 시 기체가 해준 일. 계가 한 일

 

 

25 ℃, 1 atm에서 입구가 개방된 비커에서

다음과 같이 50 g의 Fe가 HCl과 반응하는 경우

Fe(s) + 2HCl(ag) → FeCl2(aq) + H2(g)

계가 한 일을 계산하시오.

 

 

위 문제의 답을 보면 -2.2 kJ이 나오는데,

기체가 생성되면서 외부로 일을 하기 때문에 w는 양수가 되어야 하지 않나요?

 

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열역학에서는 (반응)계가 중심입니다.

따라서 계의 관점으로 봐야 됩니다.

 

계가 외부에 일을 해주면,

계는 일의 형태로 에너지를 잃은 것이 되므로,

계의 내부에너지 변화(ΔE)는 감소, 즉 -가 됩니다.

ΔE = q + w

 

질문자의 생각대로, +w이라면,

계의 내부에너지는 증가한 것이 됩니다.

 

이 경우에는 사람도 마찬가지입니다.

만약 내가 일을 했는데,

이때 나의 에너지는 증가할까요?

 

 

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50 g Fe (몰질량 = 55.85 g/mol) 의 몰수를 계산하면,
50 g / (55.85 g/mol) = 0.8953 mol

 

Fe : H2 = 1 : 1 반응 비이므로,
생성된 기체의 몰수도 0.8953 mol

 

From w = -PV  &  PV = nRT
w = -(nRT)
= -(0.8953 mol) (8.314 J/mol•K) (273+25 K)
= -2218 J
= -2.2 kJ