열용량과 비열. 수증기 15.3 g을 115.0℃에서 75.0℃로 응축

열용량과 비열. 수증기 15.3 g을 115.0℃에서 75.0℃로 응축

 

 

수증기 15.3 g을 115.0℃에서 75.0℃로 응축시킬 때, 방출되는 에너지는 몇 kJ인가?

액체 물의 증발열은 40.67 kJ/mol이고, 액체 물의 몰 열용량은 75.4 J/mol•K이며, 수증기의 몰 열용량은 33.6 J/mol•K이다.

 

How much energy in kJ is released when 15.3 g of steam at 115 °C is condensed to give liquid water at 75 °C? The heat of vaporization of liquid water is 40.67 kJ/mol, and the molar heat capacity is 75.3 J/(K•mol) for the liquid and 33.6 J/(K•mol) for the vapor.

 

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수증기(= H2O) 15.3 g의 몰수를 계산하면,

15.3 g / (18 g/mol) = 0.850 mol

 

 

1 단계) 115.0℃ 수증기(steam) → 100.0℃ 수증기

q = C m Δt

= (33.6 J/mol•K) (0.850 mol) (-15.0 K)

= (33.6) (0.850) (–15.0) = -428.4 J

 

 

2 단계) 100.0℃ 수증기 → 100.0℃ 물(liquid water)

q = C m

= (-40.67 kJ/mol) (0.850 mol)

= (-40670 J/mol) (0.850 mol)

= (-40670) (0.850) = -34569.5 J

 

 

3 단계) 100.0℃ 물 → 75.0℃ 물

q = C m Δt

= (75.4 J/mol•K) (0.850 mol) (-25.0 K)

= (75.4) (0.850) (-25.0) = -1602.25 J

 

 

Total energy released = (-428.4 J) + (-34569.5 J) + (-1602.25 J)

= -36600.15 J = -36.6 kJ

 

 

답: -36.6 kJ