K20
Ledtrådar: Tänk på att
- Sublimering kan ses som en addition av smältning och ångbildning (tänk på Hess lag).
- Frost bildas om partialtrycket vattenånga i luften är högre än ångtrycket för isen (vid plusgrader bildas enligt samma princip dagg om partialtrycket vattenånga är högre än ångtrycket för vätskan)
- Trippelpunkten talar om ångtrycket vid 0 grader.
- Hur mycket vattenånga en viss volym kan "hålla" bestäms av ångtrycket för vatten eller is, beroende på temperaturen. Fortsätter man pumpa in vattenånga så kondenserar/sublimerar den till vattendroppar (dimma) eller ispartiklar.
a)
Räkna ut sublimeringsentalpin som summan av smältentalpin och ångbildningsentalpin enligt Hess lag (51 kJ/mol).
Använd exempelvis Clausius-Clapeyrons ekvation för att ta fram ett uttryck för ångtrycket vid annan temperatur T:
- Misslyckades med att tolka (MathML med SVG- eller PNG-återgång (rekommenderas för moderna webbläsare och tillgänglighetsverktyg): Ogiltigt svar ("Math extension cannot connect to Restbase.") från server "https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \ln \frac{p}{p^{trip}} = \frac{\Delta_{sub} H}{R} \left(\frac{1}{T^{trip}} - \frac{1}{T}\right)}
Räkna ut ångtrycket (p) vid 268 K (3.0 torr = 401 Pa)
Det aktuella partialtrycket (2 torr) är alltså lägre än ångtrycket och frosten kommer därför sublimera till gas. Vi kan också säga att den relativa luftfuktigheten är 67 %.
b)
Använd samma uttryck för att beräkna ångtrycket över is vid 253 K (103.3 Pa)
Ångtrycket vid 273 K har vi redan. Det är per definition lika stort för vätskan och isen. (611 Pa)
Använd ett liknande uttryck för att beräkna ångtrycket över flytande vatten (som nu är den mest stabila fasen) vid 298 K. Skillnaden blir bara att sublimeringsentalpin ersätts med ångbildningsentalpin. (3221 Pa)
Räkna för var och en av temperaturerna ut antalet mol i rummet med hjälp av allmäna gaslagen, och sedan hur många kg vatten detta motsvarar (0.22 kg, 1.21 kg respektive 5.85 kg)
