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技術(shù)文章

靜態(tài)法液體飽和蒸氣壓的測(cè)定實(shí)驗(yàn)-實(shí)驗(yàn)報(bào)告-所用儀器南大萬和DPCY-6C飽和蒸氣壓測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置

閱讀:75發(fā)布時(shí)間:2022-8-25


4.jpg

產(chǎn)品型號(hào):DPCY-6C
產(chǎn)品編號(hào):DPCY-6C


產(chǎn)品詳細(xì)介紹:

液體飽和蒸氣壓的測(cè)定

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

1、掌握靜態(tài)法測(cè)定不同溫度下純液體飽和蒸氣壓的方法。

2、了解純液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系。克勞修斯-克拉貝龍(Clausius-Clapeyron)方程式的意義,并學(xué)會(huì)由圖解法求其平均摩爾氣化熱和正常沸點(diǎn)。

3、掌握真空泵、恒溫槽及氣壓計(jì)的使用。初步掌握真空實(shí)驗(yàn)技術(shù)。

二、實(shí)驗(yàn)原理

    在通常溫度下(距離臨界溫度較遠(yuǎn)時(shí)),純液體與其蒸氣達(dá)平衡時(shí)的蒸氣壓稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓,簡(jiǎn)稱為蒸氣壓。蒸發(fā)1摩爾液體所吸收的熱量稱為該溫度下液體的摩爾氣化熱。

液體的蒸氣壓隨溫度而變化,溫度升高時(shí),蒸氣壓增大;溫度降低時(shí),蒸氣壓降低,這主要與分子的動(dòng)能有關(guān)。當(dāng)蒸氣壓等于外界壓力時(shí),液體便沸騰,此時(shí)的溫度稱為沸點(diǎn),外壓不同時(shí),液體沸點(diǎn)將相應(yīng)改變,當(dāng)外壓為p?(101.325kPa)時(shí),液體的沸點(diǎn)稱為該液體的正常沸點(diǎn)。

液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系用克勞修斯-克拉貝龍方程式表示:

                         (3-2-1)

式中,R為摩爾氣體常數(shù);T為熱力學(xué)溫度;ΔvapHm為在溫度T時(shí)純液體的摩爾氣化熱。

假定ΔvapHm與溫度無關(guān),或因溫度范圍較小,ΔvapHm可以近似作為常數(shù),積分上式,得:

                  (3-2-2)

其中C為積分常數(shù)。由此式可以看出,以ln(p/Pa)對(duì)1/T作圖,應(yīng)為一直線,直線的斜率為,由斜率可求算液體的ΔvapHm

測(cè)定液體飽和蒸氣壓的方法很多。動(dòng)態(tài)法是在不同外部壓力下測(cè)定液體的沸點(diǎn);靜態(tài)法是在某一溫度下,直接測(cè)量飽和蒸氣壓,此法一般適用于蒸氣壓比較大的液體。本實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)法以等壓計(jì)在不同溫度下測(cè)定乙醇的飽和蒸氣壓。實(shí)驗(yàn)所用儀器是純液體飽和蒸氣壓測(cè)定裝置,如圖3-2-1所示。

         

                        圖3-2-1 DPCY-6C飽和蒸氣壓測(cè)定裝置連接示意圖

   平衡管由A球和U型管B、C組成(圖3-2-2)。平衡管上接一冷凝管,順序通過冷阱、緩沖儲(chǔ)氣罐與電子數(shù)字壓力計(jì)相連。A內(nèi)裝待測(cè)液體,當(dāng)A球的液面上純粹是待測(cè)液體的蒸氣,而B管與C管的液面處于同一水平時(shí),則表示B管液面上的(即A球液面上的蒸氣壓)與加在C管液面上的外壓相等。此時(shí),體系氣液兩相平衡的溫度稱為液體在此外壓下的沸點(diǎn)。用當(dāng)時(shí)的大氣壓減去壓力計(jì)讀數(shù)(真空度),即為該溫度下液體的飽和蒸氣壓。

                                     

                                     圖3-2-2 平衡管

    用靜態(tài)法測(cè)量不同溫度下純液體飽和蒸氣壓的實(shí)驗(yàn)方法,有升溫法和降溫法二種。

四、儀器藥品 詳見   /product_view.asp?id=70


1.儀器   生產(chǎn)廠家   南京南大萬和科技有限公司

DPCY-6C飽和蒸氣壓測(cè)量?jī)x(一體化),飽和蒸汽壓實(shí)驗(yàn)玻璃(含U形等位計(jì),冷凝管,冷阱等,不銹鋼儲(chǔ)氣罐或玻璃穩(wěn)壓瓶,真空泵,真空管。

技術(shù)參數(shù):1、測(cè)量范圍:0~-101.30KPa   2、分辨率 :0.01KPa   3、線性度:   ±0.05%

2.藥品 蒸餾水; 乙醇或乙酸乙酯。

                 


                              DPCY-6C 飽和蒸氣壓試驗(yàn)裝置

五、實(shí)驗(yàn)步驟

1.裝置儀器

將盛樣球烤熱,趕出樣品球內(nèi)的空氣,在從上口加入乙醇,樣品管冷時(shí),即可將乙醇吸入,再烤,再裝,裝至1/2球的體積,B和C球各1/2體積。然后按圖裝妥各部分。由于本實(shí)驗(yàn)不涉及有毒有害物質(zhì),故冷阱部分可以舍去不用。

2.恒溫調(diào)節(jié):向燒杯中加入適量自來水。打開冷卻水。打開電源開關(guān),打開攪拌器開關(guān),按下溫度設(shè)定開關(guān),設(shè)定目標(biāo)溫度為30℃,加熱恒溫。

3.檢查系統(tǒng)氣密性。關(guān)閉平衡閥1,依次打開抽氣閥、真空泵及平衡閥2,使真空壓力表上顯示真空度為60kPa左右。關(guān)閉抽氣空閥,注意觀察壓力表的數(shù)字變化。如果壓力計(jì)的示數(shù)能在3min~5min內(nèi)維持不變,則表明系統(tǒng)不漏氣。否則應(yīng)逐段檢查,消除漏氣原因。

4.排除AB彎管空間內(nèi)的空氣。等壓計(jì)與冷凝管接好并用橡皮筋固定牢,置20℃恒溫槽中, 開啟抽氣閥,開動(dòng)真空泵,緩緩開啟平衡閥2,抽氣降壓至等壓計(jì)中液體輕微沸騰。關(guān)閉抽氣閥2和1,注意觀察壓力表的數(shù)字變化。如果壓力計(jì)的示數(shù)能在3min~5min內(nèi)維持不變,則表明系

統(tǒng)不漏氣。否則應(yīng)逐段檢查,消除漏氣原因。排盡其中的空氣。

5.飽和蒸氣壓的測(cè)定   緩緩開啟平衡閥1,調(diào)節(jié)U型管兩側(cè)液面等高,從壓力測(cè)量?jī)x上讀出真空度及恒溫槽中的溫度值。同法再抽氣,再調(diào)節(jié)等壓管雙臂液面等高,重讀壓力,直至兩次的壓力差讀數(shù)相差無幾。則表示樣品球液面上的空間一全部被乙醇充滿,記下壓力測(cè)量?jī)x上的讀數(shù)。

6.同法測(cè)定35℃、40℃、45℃、50℃時(shí)乙醇的蒸汽壓。(注意:升溫過程中應(yīng)經(jīng)常開啟 平衡閥1,緩緩放入空氣,使U型管兩臂液面接近相等,如放入空氣過多,可緩緩打開抽氣閥2抽氣)

7.實(shí)驗(yàn)完后,緩緩打開放空閥至大氣壓止。并在數(shù)字式大氣壓力計(jì)上讀取當(dāng)時(shí)的室溫和大氣壓,并記錄。

六、注意事項(xiàng)

1.減壓系統(tǒng)不能漏氣,否則抽氣時(shí)達(dá)不到本實(shí)驗(yàn)要求的真空度。

2.必須充分排除凈AB彎管空間中全部空氣,使B管液面上空只含液體的蒸氣分子。AB管必須放置于恒溫水浴中的水面以下,否則其溫度與水浴溫度不同。

3.升溫法測(cè)定中,打開進(jìn)空氣活塞8時(shí),切不可太快,以免空氣倒灌入AB彎管的空間中,如果發(fā)生倒灌,則必須重新排除空氣。

4.降溫法測(cè)定中,當(dāng)B、C兩管中的液面平齊時(shí),讀數(shù)要迅速,讀畢應(yīng)立即打開活塞9抽氣減壓,防止空氣倒灌。若發(fā)生倒灌現(xiàn)象,必須重新排除凈AB彎管內(nèi)之空氣。

七、數(shù)據(jù)處理

1.數(shù)據(jù)記錄

大氣壓=             kPa         室溫            

自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表,要求要求既能記錄全套數(shù)據(jù),又能填入演算結(jié)果。

2.數(shù)據(jù)處理

3.繪出水的蒸氣壓溫度曲線,并求出溫度下的溫度系數(shù)   。

4.以ln(p/Pa)對(duì)1/T作圖,求出直線的斜率,并由斜率算出此溫度間隔內(nèi)水的平均摩爾氣化熱ΔvapHm,通過圖求算出純水的正常沸點(diǎn)。

思考問題

1.為什么AB彎管中的空氣要排除凈,怎樣操作,怎樣防止空氣倒灌?

2.引起本實(shí)驗(yàn)誤差的因素有哪些,如何校正水銀溫度計(jì)?

參考文獻(xiàn):南京大學(xué)出版社 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn),復(fù)旦大學(xué)物化實(shí)驗(yàn)教材,山東大學(xué)物化實(shí)驗(yàn)教材。

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