Question

在一個標準大氣壓下,水在沸騰時,1 g水由液態變成同溫度的氣態,其體積由1.043 cm³變成1 676 cm³,已知水的汽化熱為2 263.8 J/g,試求:

(1)體積膨脹時氣體對外界做的功W;

(2)氣體吸收的熱量為多少;

(3)氣體增加的內能ΔU.

Answer 1

(1)169.7 J  (2)2 263.8 J  (3)2 094.1 J

解析：取1 g水為研究系統,大氣視為外界,1 g沸騰的水變成同溫度的氣需要吸收熱量,同時由于體積的膨脹,系統要對外做功,所以有ΔU吸.

(1)氣體在等壓下膨脹做功

W=p(V₂-V₁)=1.013×10⁵×(1 676-1.043)×10^-6 J=169.7 J.

(2)氣體吸收熱量

Q=ML=1×2 263.8 J=2 263.8 J.

(3)根據熱力學第一定律

ΔU=Q+W=2 263.8 J+(-169.7) J=2 094.1 J.