Frage von riddler8, 16

Wie viel Energie ist nötig, um 300g Ethanol bei 20 grad Zimmertemperatur zu verdampfen?

bitte zumindest um ein Weg.

Gruß

Expertenantwort
von TomRichter, Community-Experte für Physik, 4

Schritt 1: Die Aufgabe genau lesen. Nicht Ethanol von 20°C soll verdampft werden, sondern Ethanol soll bei 20°C verdampft werden.

Also nicht erst auf 78°C aufheizen und dann verdampfen, sondern bei 20°C verdampfen. Durch Unterdruck, oder auch durch Geduld.

Dazu musst Du wissen, dass die Verdampfungsenthalpie temperaturabhängig ist, und mit viel Glück findest Du die auf 20°C bezogene Verdampfungsenthalpie irgendwo tabelliert.

Ansonsten musst Du die gefundene Verdampfungsenthalpie auf 20°C umrechnen. Wie das geht steht hier:

https://de.wikipedia.org/wiki/Enthalpie

Den dazu benötigten Dampfdruck bei 20°C findest Du leicht.

Kommentar von Bevarian ,

Nicht Ethanol von 20°C soll verdampft werden, sondern Ethanol soll bei 20°C verdampft werden.

Beim ersten Lesen der Aufgabe bin auch ich genau darauf reingefallen...   ;)

Kommentar von TomRichter ,

Es ist natürlich auch nicht auszuschließen, dass die Aufgabe von einem Physiklehrer mit mangelhaften Deutschkenntnissen gestellt wurde.

Ist halt das Problem, wenn man hier mit Hausaufgaben konfrontiert wird, und der Fragesteller nicht angibt, auf welchem Physikniveau diese gestellt wurden.

Antwort
von Physikus137, 2

Hättest wohl besser noch "Chemie" als Thema aufführen sollen. Vielleicht hätte sich dann schneller jemand gefunden, der deine Frage beantworten möchte...

Zunächst einmal muss das Ethanol auf Siedetemperatur gebracht werden, hierfür ist die Energie (Wärmemenge)

Q = m ⋅ c ⋅ ΔT

nötig, wobei m die Masse und c die spezifische Wärmekapazität von Ethanol ist. ΔT ist die Temperaturdifferenz von − in diesem Falle − Siedetemperatur und Zimmertemperatur.

Q läßt sich also ganz einfach ausrechnen mit m=0,3 kg, c = 2,46 kJ kg⁻¹ K⁻¹ und ΔT = 351 K − 293 K

Sobald die Siedetemperatur erreicht ist, wird noch die Verdampfungsenthalpie ΔHᵥ für den Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand benötigt.

Für Ethanol ist ΔHᵥ = 40,5 kJ mol⁻¹ . Es wird also eine Energie von 40,5 kJ benötigt, um 1 mol Ethanol zu verdampfen. Um damit den Energiebedarf für die Verdampfung von 300g Ethanol zu berechnen muss zuerst die Masse(m) in eine Stoffmenge(n) umgerechnet werden. Hierzu benötigst du noch die molare Masse(M) von Ethanol:

M = 0,4607 kg mol⁻¹

Damit ist n = m/M und 

E = n ⋅ ΔHᵥ

die zur Verdampfung notwendige Energie. Der Gesamtenergieaufwand ist dann natürlich Q + E

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