Chọn phương án đúng: Ở áp suất 1atm, nước nguyên chất sôi ở 100°C. Hỏi khi áp suất môi trường xung quanh bằng 2atm thì nước sôi ở nhiệt độ bao nhiêu? Coi nhiệt hóa hơi của nước trong hai trường hợp trên là không đổi và bằng 40,65kJ/mol. (R = 8,314 J/mol.K)
Trả lời:
Đáp án đúng: A
Để giải bài này, ta sử dụng phương trình Clausius-Clapeyron để tính sự thay đổi nhiệt độ sôi theo áp suất. Phương trình có dạng: ln(P2/P1) = (ΔH_vap/R) * (1/T1 - 1/T2), trong đó:
- P1 = 1 atm, T1 = 100°C = 373,15 K
- P2 = 2 atm
- ΔH_vap = 40,65 kJ/mol = 40650 J/mol
- R = 8,314 J/mol.K
- T2 là nhiệt độ sôi cần tìm ở áp suất 2 atm.
Thay số vào phương trình: ln(2/1) = (40650/8,314) * (1/373,15 - 1/T2)
Giải phương trình để tìm T2:
ln(2) ≈ 0,693
0,693 = 4889,4 * (1/373,15 - 1/T2)
0,693 / 4889,4 = 1/373,15 - 1/T2
0,0001417 = 0,00268 - 1/T2
1/T2 = 0,00268 - 0,0001417
1/T2 = 0,0025383
T2 = 1 / 0,0025383 ≈ 393,95 K
Chuyển đổi T2 sang độ Celsius: T2 = 393,95 - 273,15 ≈ 120,8°C
Vậy, nước sôi ở khoảng 120,8°C khi áp suất là 2 atm.