余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性; 它是真实热力学过程发生的必要条件。

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水相对化学势的热力学计算

已有 1315 次阅读 2023-12-13 22:35 |系统分类:教学心得

       本文拟结合准静态过程假说原理,计算100kPa、20℃及25℃条件下,直径为1cm球形水滴的相对化学势

供参考.

  1. 相对化学势的计算原理

     对于100kPa、20℃及25℃条件下,直径为1cm球形水滴,依准静态过程假说原理可得:

        G(H2O,l)=γ(H2O,l)·As(H2O,l)=μ(H2O,l)·n (H2O,l)           (1)

     由式(1)可得:

          μ(H2O,l)=γ(H2O,l)·As(H2O,l)/n (H2O,l)                                (2)

   2. 水相对化学势计算实例

[]. 试利用水的表面张力数据,计算100kPa、20℃及25℃条件下,直径(D)为1cm球形水滴的相对化学

势。已知:ρ(H2O,l,20℃)=0.998523g/cm3ρ(H2O,l,25℃)=0.997446g/cm3

       γ(H2O,l,20℃)=72.88×10-3N/m, γ(H2O,l,25℃)=72.14×10-3N/m.

       M(H2O,l)=18.02g/mol

    2.1 100kPa、20℃条件下,直径为1cm球形水滴相对化学势的计算

        依题:As(H2O,l,20)=π·(D/2)2

                                              =3.142×(10-2/2)2m2=7.855×10-5m2             (3)

       n (H2O,l)=(4π/3)·(D/2)3·ρ(H2O,l,20℃)/M(H2O,l)

                          =4/3×3.142×(10-2/2)3m3×0.998523g/cm3÷18.02g/mol

                          =0.02901mol

        将100kPa、20℃条件下相关数据代入式(2)可得:

        μ(H2O,l,20℃)=γ(H2O,l,20)·As(H2O,l,20)/n (H2O,l,20

                                 =72.88×10-3N/m×7.855×10-5m2/0.02901mol

                                 =1.973×10-4J/mol                                                 (4)

    2.2 100kPa、25℃条件下,直径为1cm球形水滴相对化学势的计算

     依题:As(H2O,l,25℃)=π·(D/2)2

                                          =3.142×(10-2/2)2m2=7.855×10-5m2             (5)

        n (H2O,l)=(4π/3)·(D/2)3·ρ(H2O,l,25℃)/M(H2O,l)

                          =4/3×3.142×(10-2/2)3m3×0.997446g/cm3÷18.02g/mol

                          =0.02898mol

       将100kPa、25℃条件下相关数据代入式(2)可得:

        μ(H2O,l,25℃)=γ(H2O,l,25℃)·As(H2O,l,25℃)/n (H2O,l,25℃)

                                 =72.14×10-3N/m×7.855×10-5m2/0.02898mol

                                 =1.955×10-4J/mol                                                 (6)

 3. 结论

     准静态过程假说原理结合蒸馏水的表面张力数据,可计算得到: μ(H2O,l,20℃)=1.973×10-4J/mol ;

 μ(H2O,l,25℃)=1.955×10-4J/mol.




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