液态水变为气态水的体积转换计算
一、问题描述
液态水变为气态水时，体积会发生显著变化。以 1 mL 液态水为例：如果全部气化，对应的标准状态（0 ℃，1 atm）下的体积是多少？
二、计算思路
按三步进行：
- 先算液态水的质量（质量 = 体积 × 密度）；
- 水从液态变为气态，质量不变，用摩尔质量把质量换算成气态水的物质的量（mol）；
- 最后用气体摩尔体积把物质的量换算成气体体积。
即：体积 → 质量 → 物质的量 → 气体体积。
三、计算过程
第 1 步：求液态水的质量
已知水的密度取 1.00 g/mL：
$$m = \rho \cdot V = 1.00\ \text{g/mL} \times 1\ \text{mL} = 1.00\ \text{g}$$第 2 步：求物质的量
气化过程中质量不变，仍为 1.00 g。水的摩尔质量 M = 18.015 g/mol：
$$n = \frac{m}{M} = \frac{1.00\ \text{g}}{18.015\ \text{g/mol}} \approx 0.0555\ \text{mol}$$第 3 步：求标准状态下的气体体积
标准状态（0 ℃ = 273.15 K，1 atm = 101.325 kPa）下，理想气体摩尔体积：
$$V_m = \frac{RT}{P} = \frac{8.314\ \text{J/(mol·K)} \times 273.15\ \text{K}}{101325\ \text{Pa}} \approx 22.4\ \text{L/mol}$$ $$V_{气} = n \times V_m = 0.0555\ \text{mol} \times 22.4\ \text{L/mol} \approx 1.24\ \text{L}$$四、计算结果
1 mL 液态水全部气化后，在标准状态（0 ℃，1 atm）下的体积约为 1.24 L（1240 mL），是原来液态体积的约 1240 倍。