Discrepancias entre calor específico de vaporización de agua y entalpía de formación de agua y vapor

Question

De acuerdo a Wikipedia, la entalpía de formación del agua es$-285.8~\mathrm{kJ/mol}$, mientras que la entalpía de formación de vapor es $-241.818~\mathrm{kJ/mol}$, lo que implica la siguiente:

$$\ce{H2O(l) -> H2O(g)}\qquad (\Delta H=44.0~\mathrm{kJ/mol)}$$

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Deje que nosotros obtener la entalpía de la anterior reacción usando la capacidad de calor específico del agua y el calor específico de vaporización de agua en su lugar.

$1~\mathrm{mol}$ de agua pesa $0.018~\mathrm{kg}$.

Para elevar $1~\mathrm{mol}$ de agua de $25~\mathrm{^\circ C}$ a su temperatura de ebullición requiere de $(0.018~\mathrm{kg}) \times (4200~\mathrm{J~kg^{-1}~K^{-1}}) \times (75~^\circ\mathrm{C}) = 5.67~\mathrm{kJ}$.

A su vez que la cantidad de agua a vapor requiere de $(0.018~\mathrm{kg}) \times (2258~\mathrm{kJ~kg^{-1}}) = 40.644~\mathrm{kJ}$.

La suma de estos dos términos dará $46.314~\mathrm{kJ}$, lo que implica la siguiente:

$$\ce{H2O(l) -> H2O(g)}\qquad (\Delta H=46.314~\mathrm{kJ/mol)}$$

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Es la discrepancia entre los dos ecuaciones termoquímicas simplemente debido a las imprecisiones en la medición?

Answer 1

De acuerdo a la Norma de "Propiedades Termodinámicas de las Sustancias Químicas", en el CRC Handbook of Chemistry and Physics, 90ª Edición (Versión en CD-ROM De 2010), David R. Lide, ed., CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, el estándar de la entalpía molar de formación a una temperatura de $T=298.15\ \mathrm K$ es

$\Delta_\mathrm fH_\mathrm m^\circ=-285.8\ \mathrm{kJ\ mol^{-1}}$ para el agua líquida,

y

$\Delta_\mathrm fH_\mathrm m^\circ=-241.8\ \mathrm{kJ\ mol^{-1}}$ de agua en forma gaseosa.

(Estos valores están de acuerdo con los valores que se han encontrado en la Wikipedia.)

Ambos valores se refieren a una temperatura de $T=298.15\ \mathrm K$; por lo tanto, usted no tiene que elevar la temperatura del agua líquida a su punto de ebullición. Sin embargo, usted puede hacer esto; sin embargo, entonces usted tendría para enfriar el vapor volver a la $T=298.15\ \mathrm K$ más tarde.

En su lugar, usted puede utilizar directamente la entalpía de vaporización a la temperatura dada. Tenga en cuenta que la entalpía de vaporización depende de la temperatura, y que su valor para el específcos de la entalpía de vaporización de $\Delta_\text{vap}h=2258\ \mathrm{kJ\ kg^{-1}}$ se refiere al punto de ebullición a presión normal, es decir, a una temperatura de aproximadamente $T=100\ \mathrm{^\circ C}$.

De acuerdo a REFPROP – NIST Estándar de la Base de datos de Referencia 23, Versión 9.0, la entalpía molar de vaporización a una temperatura de $T=298.15\ \mathrm K$ es

$\Delta_\text{vap}H_\mathrm m=43.987\ \mathrm{kJ\ mol^{-1}}$,

que está en buen acuerdo con la diferencia de los valores de la entalpía molar de formación:

$-241.8\ \mathrm{kJ\ mol^{-1}}-\left(-285.8\ \mathrm{kJ\ mol^{-1}}\right)=44.0\ \mathrm{kJ\ mol^{-1}}$