Thermodynamik 2?
Es wird 5.1 g Ammoniumnitrat (NH4NO3) in 10 mL Wasser gelöst. Die Lösungsenthalpie von Ammoniumnitrat ist +25.7 kJ/mol. Um wie viel Grad kann das Wasser maximal kälter/wärmer werden?
- Wie muss ich vorgehen? Welche Grössen sind gesucht und welche Formel muss ich benutzen?
2 Antworten
Zuerst berechnen wir die Molzahl n:
M = 80,04 g/mol (muss man nachschlagen oder ausrechnen)
aus m = M * n ergibt sich:
n = m / M = 5,1 g / 80,04 g/mol = 0,0637 mol
Damit ergibt sich die gesamte Lösungsenthalpie H zu:
H = h * n = 25.7 kJ/mol * 0,0637 mol = 1,637 kJ = 1637 J
Das das Vorzeichen positiv ist, bedeutet das, die Enthalpie des Ammoniumnitrats nimmt beim Lösen zu. Damit die zunehmen kann, muss aus der Umgebung Wärme zugeführt werden. Diese Wärme kommt aus dem Wasser und wird diesem entzogen. Es kühlt also ab. Das lässt sich berechnen aus:
Q = m * c * ∆T
Da uns ∆T interessiert, formen wir entsprechend um:
∆T = Q / m * c = 1637 J / (10 g * 4,2 J/g) = 38,98 K ≈ 39 K
ERrgebnis: Das Wasser kann um maximal 39 K kälter werden.
Du kannst zunächst einmal den Wert für die molare Lösungsenthalpie mittels der molaren Masse M in die spezifische Lösungsenthalpie mit der Einheit J/g umrechnen. Das multiplizierst Du mit der gegebenen Masse m, 5,1 g. Damit erhälst Du die Wärmemenge ΔW, die dem Wasser (0,010 L, m = 0,010 kg) entzogen wird. Mit
ΔW = c * m * ΔT
ist ΔT zu berechnen, wobei c die spezifische Wärmekapazität von Wasser ist.