Jak vypočítat měrné teplo ethanolu?

Momentálně jsem touto otázkou zaseknutý. Může mi někdo s tím pomoci?

100 g vody bylo ohřátých z $ \ pu {15 ° C} $ na $ \ pu {70 ° C} $ spálením $ \ pu {20 g} $ ethanolu. Kolik energie na mol má tento ethanol?

Zatím jsem vypočítal, že v $ \ pu {$ \ pu {0,43 mol} $ je 20 g} $ ethanolu podle vzorce $ n = m / M $. \ begin {align} m & = \ pu {20 g} \\ M & = 12 + 3 + 12 + 2 + 16 + 1 = \ pu {46 g / mol} \\ n & = 20/46 = \ pu {0,43 mol} \\ \ end {zarovnat}

Odtud si nejsem jistý, zda mám rozdělit energii použitou na ohřev vody množstvím látky. Použitím specifického vzorce tepla,

$$ Q = c \ cdot m \ cdot \ Delta {} T = \ pu {4,2 J // g \ cdot K} \ cdot \ pu {100 g} \ cdot \ pu {55 K} = \ pu {23100 J} $$

$$ \ text {Energie na mol} = \ frac {\ pu {23100 J}} {\ pu {0,43 mol}} = \ pu {53720,93 J // mol}. $$

Je toto je správná odpověď?

Odpověď

Každý gram vody má specifické teplo 4 J/(K.g) *. Takže ohřev $ \ pu {100 g} $ vody z $ \ pu {15 ° C} $ na $ \ pu {70 ° C} $ by trvalo:

Heat = (70°C - 15°C) * 100g * 4 J/(K.g) = 22,000 joules = 22 kJ 

$ \ pu {20 g} $ ethanolu by bylo:

Ethanol mol = (20g / 46,07 g/mol) = 0.43 mol 

To tedy znamená:

0.43 mol = 22 kJ mol = 22 / 0.43 mol = 50677 J = 50.67 kJ 

Takže ethanol řekl 50.67 kJ/mol vs 53.72 kJ/mol b ty ty. Řekl bych, že jste si udělali dobře své domácí úkoly, je tu velmi malý rozdíl (k výpočtu jsem použil několik desetinných míst, možná ne. (Níže najdete přesnější odpověď)).

* Specifické teplo pro vodu : voda změní své specifické teplo, když ho změní teplo. Například: ( Wikipedia )

Water at 100 °C (steam) 2.080 J/(K.g) Water at 25 °C 4.1813 J/(K.g) Water at 100 °C 4.1813 J/(K.g) Water at −10 °C (ice) 2.05 J/(K.g) Normaly it"s used: 4.1813 J/(K.g) 

Lepší tabulku najdete v francouzská stránka .
Pomocí této tabulky můžeme dosáhnout lepší aproximace:

Water heat = (70°C - 15°C) * 100g Water heat = (293.03 J - 63.04 J) * 100g Water heat = 229.99 J * 100g Water heat = 22,999 J = 22.999 kJ ≈ 22.9 kJ Ethanol mol = (20g / 46.07 g/mol) = 0.43 mol Exactly: 0,4341219882787063164749294551769 mol 0.43 mol = 22999 J mol = 22999 / 0.43 mol = 52978.19 J = 52.97819 kJ ≈ 52.97 kJ Exactly: 52978,196500000000000000000000001 J Answer: Ethanol has 52.97 kJ/mol. A value closer to your own value. 

PD: Jsem jen normální člověk, který má rád chemii, možná se mýlím. Například v teorii nemám ponětí, co znamená $ Q = c \ cdot m \ cdot \ Delta {} T = \ pu {4,2 \ frac {J} {g \ cdot K}} \ cdot \ pu {100 g} \ cdot \ pu {55 K} = \ pu {23100 J} $ Mám nějaké nápady, ale ve škole jsem se to nenaučil.

Upravit:

Všiml jsem si, že máte svůj vlastní mol ethanolu (46 g/mol místo mého 46.07 g/mol) a svůj vlastní specifický teplo vody (4.2 J/(K.g)). Musíte udělat:

Water heat = (70°C - 15°C) * 100g * 4.2 J/(K.g) Water heat = 55°C * 100g * 4.2 J/(K.g) Water heat = Water heat = 23100 J = 23.1 kJ Ethanol mol = (20g / 46 g/mol) = 0.43 mol Exactly: 0.43478260869565217391304347826087 mol 0.43 mol = 23100 J mol = 23100 / 0.43 Using mol decimals (0.43478260869565217391304347826087) mol = 53130 k = 53.13 kJ Using only 2 decimals (0.43) mol = 53720,93 J ≈ 53.72 kJ Exactly: 53720,930232558139534883720930233 J Answer: Ethanol has 53.13 kJ/mol (With decimals) or 53.72 kJ (with 2 decimal). So yes! You have done right! 

Komentáře

  • Kimchiboy03 předpokládal tepelnou kapacitu $ \ pu {0,42 J / mol K} $, zatímco první výpočet předpokládá s tepelnou kapacitou $ \ pu {0,4 J / mol K} $ hodnotu, která je téměř $ \ pu (o 5%} $ menší než předchozí). Kimchiboy03 navíc předpokládal molární hmotnost ethanolu $ \ pu {46 g / mol} $ a vy $ \ pu {46,07 g / mol} $. Tyto přispívají k číselným rozdílům ve výsledcích. Nakonec bych zaokrouhlil $ \ pu {52978 J} $ až na $ \ pu {52,98 kJ / mol} $, spíše než dolů na $ \ pu { 52 0,97 kJ / mol} $. I když to lze považovat za vychystávání.
  • @Buttonwood, ach, použil jsem hodnotu mol z Wikipedie.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *