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: C
Để giải bài toán này, ta sử dụng phương trình Clausius-Clapeyron để tính sự thay đổi nhiệt độ sôi theo áp suất. Phương trình này có dạng:
ln(P2/P1) = - (ΔH_vap/R) * (1/T2 - 1/T1)
Trong đó:
- P1 là áp suất ban đầu (1 atm)
- P2 là áp suất lúc sau (2 atm)
- ΔH_vap là nhiệt hóa hơi (40,65 kJ/mol = 40650 J/mol)
- R là hằng số khí (8,314 J/mol.K)
- T1 là nhiệt độ sôi ban đầu (100°C = 373,15 K)
- T2 là nhiệt độ sôi lúc sau (cần tìm)
Thay số vào phương trình:
ln(2/1) = - (40650/8,314) * (1/T2 - 1/373,15)
0,6931 = -4889,46 * (1/T2 - 0,00268)
-0,0001418 = 1/T2 - 0,00268
1/T2 = 0,00268 - 0,0001418 = 0,0025382
T2 = 1/0,0025382 ≈ 393,97 K
Đổi sang độ Celsius: T2 = 393,97 - 273,15 ≈ 120,82°C
Vậy, nước sôi ở khoảng 120,8°C khi áp suất là 2 atm.