液体饱和蒸汽压的测定

实验二 液体饱和蒸汽压的测定 摘要： 本实验对液体饱和蒸汽压与温度的关系作了实验上的研究，通过测量不同温度条件下环己烷的饱和蒸汽压，对克劳修斯-克拉贝龙方程进行了验证，并根据建立起的经验方程式，求算得到液体的平均摩尔汽化热。 关键词： 饱和蒸汽压  温度  克劳修斯-克拉贝龙方程  摩尔汽化热 Abstract： The experiments of liquid saturated steam pressure and temperature of the relationship between experimental research, through measuring different temperature condition of cyclohexane saturation steam pressure, of Clausius-g John rabe dragon equation verification, and according to the experience of the established formula, calculate the average QiHuaRe Moore get liquid. Key-words： saturated vapor pressure            temperature the Clausius-Clapeyron equation      average molar heat of vaporization 前言： 一、实验原理 在封闭体系中，液体很快和它的蒸汽达到平衡。这时的蒸汽的压力称为液体的饱和蒸汽压。蒸发一摩尔液体需要吸收的热量，即为该温度下液体的摩尔汽化热。它们的关系可用克拉贝龙～克劳修斯方程表示： (1－1) H：摩尔汽化热(J·mol-1)    R：气体常数(8.314J·mol-1·K-1) 若温度改变的区间不大，H可视为为常数(实际上H与温度有关)。积分上式得： (1－2) 或                          (1－3) 常数 ， 。 (3)式表明 与 有线性关系。作图可得一直线，斜率为－B。因此可得实验温度范围内液体的平均摩尔汽化热H。 (1－4) 当外压为101.325kPa(760mmHg)时，液体的蒸汽压与外压相等时的温度称为液体的正常沸点。在图上，也可以求出液体的正常沸点。 液体饱和蒸汽压的测量 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 主要有三种： 1、静态法：在某一固定温度下直接测量饱和蒸汽的压力。 2、动态法：在不同外部压力下测定液体的沸点。 3、饱和气流法：在液体表面上通过干燥的气流，调节气流速度，使之能被液体的蒸汽所饱和，然后进行气体分析，计算液体的蒸汽压。 本实验利用第二种方法。此法基于在沸点时液体的饱和蒸汽压与外压达到平衡。只要测得在不同外压下的沸点，也就测得在这一温度下的饱和蒸汽压。 2、仪器和药品 液体饱和蒸汽测定仪 1套 福廷式压力计      1支 1/10C温度计      1支 搅拌马达(增力电动搅拌器)【金坛市环宇科学仪器厂  JJ-1＿W型】          1台  真空稳压包【南京大学应用物理所监制（南大万和 NJUWH） WYB-I型】    3个 加热电炉(控温仪)【南京南大万和科技有限公司 DTC-2AI型】          1个  抽气泵(循环水式多用真空泵)【郑州长城科工贸有限公司(狮鼎牌)】      1台  真空泵具体参数如下： 型号：SHB-III 功率：180 W 工作电压：220 V 额定电流：1.3 A 频率：50Hz 工作水温：4-10 ℃ 极限真空：0.098 MPa 抽气量：10 L/min   实验用冷却物质：环己烷（六氢化苯）沸点：80. 7 ℃  饱和蒸汽压：13.33 kPa ( 60.8 ℃ ) 三、装置简介 图3--1中，平衡管由三个相连通的玻璃球构成，顶部与冷凝管相连。冷凝管与U形压力计6和缓冲瓶7相接。在缓冲瓶7和安全瓶11之间，接一活塞9，用来调节测量体系的压力。安全瓶中的负压通过真空泵抽真空来实现。安全瓶和真空泵之间有一三通阀，通过它可以正确地操作真空泵的启动和关闭。A球中装待测液体，当A球的液面上纯粹是待测液体的蒸汽，并且当B管与C管的液面处于同一水平时，表示B管液面上的蒸汽压(即A球面上的蒸汽压)与加在C管液面上的外压相等。此时体系汽液两相平衡的温度称为液体在此外压下的沸点。用当时读得的大气压减去压差计两水银柱的高度差，即为该温度下液体的饱和蒸汽压。 图3-1  纯液体饱和蒸汽压测定装置图 1-盛水大烧杯;2-温度计(分度值为0.1°);3-搅拌;4-平衡管;5-冷凝管; 6-开口U形水银压力计;7-具有保护罩的缓冲瓶;8-进气活塞;9-抽气活塞; 10-放空活塞;11-安全瓶;12、13-橡皮管14-三通活塞 实验部分： 1、实验步骤 1、熟悉实验装置，掌握真空泵的正确使用，了解系统各部分及活塞的作用，读当日大气压。 2、取下平衡管4，洗净、烘干，装入待测液。使A球内有2/3体积的液体。并在B，C管中也加入适量液体，将平衡管接在冷凝管的下端。 平衡管中液体的装法有两种： 一是把A管烘烤，赶走空气，迅速在C管中加入液体，冷却A管，把液体吸入。二是将C管中加入液体，将平衡管与一水泵相连接，抽气，并突然与水泵断开，让C管的水流入A管。 3、系统检漏：管闭活塞8和9，将三通活塞14旋转至与大气相通，关闭活塞10，插上真空泵电源，启动真空泵，将活塞14再转至与安全瓶11相通，抽气5分钟，再将活塞14旋至与大气相通，拔掉真空泵电源，停止抽气。这样做是为了防止真空泵油倒吸。用活塞9调节缓冲瓶的真空度，使U形压力计两臂水银柱高低差为20—40毫米，关闭活塞9。仔细观察压力计两臂的高度，在10分钟内不变化，证明不漏气，可开始做实验。否则应该认真检查各接口，直到不漏气为止。 4、不同温度下液体饱和蒸汽压的测定： A、将平衡管浸入盛有蒸馏水的大烧杯中，并使其全部浸没在液体中。插上电炉加热，同时开冷却水，开启搅拌马达，使水浴中的水温度均匀。 B、关闭活塞9，使活塞8与大气相通。此时平衡管，压力计，缓冲瓶处于开放状态。将活塞14通大气，插真空泵电源抽气，把活塞14旋转至与安全瓶相通，抽5分钟，再将活塞14通大气。拔下电源，此时安全瓶内为负压，待用。 C、随着水浴中液体的温度的不断升高，A球上面的待测液体的蒸汽压逐渐增加，使C管中逐渐有气泡逸出。本实验所测的液体为纯净的水，所以待测水浴中的水沸腾后仍需继续煮沸5-10分钟，把A球中的空气充分赶净，使待测水上面全部为纯液体的蒸汽。停止加热，让水浴温度在搅拌中缓缓下降，C管中的气泡逐渐减少直至消失，液面开始下降，B管液面开始上升，认真注视两管液面，一旦处于同一水平，立即读取此时的温度。这个温度便是实验大气压条件下液体的沸点。 D、关闭活塞8，用活塞9调节缓冲瓶7中的真空度，从而降低平衡管上端的外压，U形压力计两水银柱相差约40mm左右，这时A管中的待测液又开始沸腾，C管中的液面高于B管的液面，并有气泡很快逸出，随着温度的不断下降，气泡慢慢消失，B管液面慢慢升高，在B、C两管液面相平时，说明A、B之间的蒸汽压与外压相等。立即记下此时的温度和U形压力计上的读数。此时的温度即外压为大气压减去两汞柱差的情况下液体的沸点。 继续用活塞9调节缓冲瓶的压力，体系产生新的沸腾，再次测量蒸汽压与外压平衡时的温度，反复多次，约10个点。温度控制在80C以上，压差计的水银柱相差约400mm左右为止。 为了测量的准确性，可将缓冲瓶放空，重新加热，按上述步骤继续重复测量两次。 实验结束时，再读取大气压，把两次记录的值取平均。 2、实验注意事项 1、 平衡管A管和B管之间的空气必须赶净。 2、 抽气和放气的速度不能太快，以免C管中的水被抽掉或B管中的水倒流到A管。 3、 读数时应同时读取温度和压差。 4、 使用真空泵时的注意事项 使用真空泵时，特别是关真空泵时，一定要防止真空泵中的真空油被吸入大真空瓶中去，要保证真空泵的出口连通大气时才能关真空泵。就本实验而言，要保证大真空瓶上的三通活塞处于“╩”状态时才能切断真空泵的电源。 结果和讨论： 1、实验记录与处理 1、初步处理后的数据 室温： ℃        ℃        平均值为： ℃ 大气压： mmHg        mmHg    平均值为： mmHg 查询资料可得合肥地区重力加速度为： m/s2 水银的密度： g/cm3 经转换后的数据如下表： 序号 组号 第一组 第二组 第三组 外压（Pa） 沸点(K) 外压（Pa） 沸点(K) 压力（Pa） 温度(K) 1 102183.80 354.07 102183.80 354.12 102183.80 354.13 2 96722.27 352.08 96722.27 352.35 96988.69 352.54 3 91793.58 350.54 91127.54 350.53 91393.95 350.55 4 86065.64 348.52 86198.85 348.58 86065.64 348.60 5 80870.53 346.70 80604.11 346.56 80737.32 346.54 6 75808.63 344.27 75409.00 344.49 75409.00 344.42 7 70080.69 342.11 70213.89 342.24 70080.69 342.15 8 65018.79 339.94 65018.79 339.94 64752.37 339.72 9 59690.47 337.24 59290.85 337.05 59424.05 337.19 10 54228.94 334.54 54362.15 334.64 54495.36 334.81 11 49033.84 331.58 49167.04 331.65 48767.42 331.42               2.以测得的蒸汽压P对温度T作图