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科展作品分享 科展研究之成果 ―自製簡易的IC電路板 來討論拉午耳及亨利定律 實驗流程 【實驗一】組裝準確、簡易的氣壓量測之儀器 實驗一： 將IC電路板裁切成較小面積以方便連接於各實驗裝置。 實驗二： 1.以不透氣膠帶、熱熔 膠，使側管與抽氣之 塑膠管及自製氣壓量 測器完全密合。 2.搭配物理實驗上學到 的水銀壓力裝置。 製作此儀器之氣壓差與電壓的檢量線之裝置圖 實驗三： 將裝置略為向右側(液體抽取端)傾 斜，以將管中液體完全抽出。 探討拉午耳定律及溶液蒸氣壓之正負偏差關係之裝置圖 實驗四： 1.以橡皮塞代替瓶蓋，並增加一孔裝入溫度計。 2.每次操作實驗時，先將待測液體加熱至一致的起 始溫度。 利用自製儀器來推求液體純質汽化熱之裝置圖 實驗五 1.選用壓克力杯，以減少因 容器變形造成的實驗誤差 。 2.將此裝置連接數位三用電 表(或連接電腦) 。 探討亨利定律及不同氣體之分壓力與溶解度關係 之裝置圖 實驗六： 寶特瓶置於超音波震盪器中，使溶於河水中的各氣體完全溢出。 與未經超音波震盪之河水可再溶解之氧量比較，推算出河水的實際溶氧量。 利用壓力量測器來測定愛河水質B.O.D.值之裝置圖 實驗七： 探討給呂薩克定律(P~T關係)，利用外差法來推求絕對零度。 探討給呂薩克定律(P~T關係)，利用外差法來推求絕對零度之裝置圖 【實驗二】製作此儀器之氣壓差與電壓的 檢量線 實驗設計：連接抽氣機，控制電阻膜兩端的壓力 差，紀錄其電壓值變化，以製作此儀器的檢量線。 實驗數據 結果及討論 圖形的線性關係為y = 1.9886x - 2.7875， 測量的誤差值平均在0.12％，最大誤差值為2％， 最小為0.17％(上述不包含50mmHg)。 簡易、快速的測量出壓力值，利用高的線性關係，可精密且正確的測量實驗數據 【實驗三】利用此儀器來探討拉午耳定律  及溶液蒸氣壓之正負偏差關係 實驗設計：我們決定利用此裝置，配合壓力量感測器，測出純溶劑、純溶質及兩成份系混合溶液的蒸氣壓，觀察其變化，找出其關係。 (一) 水 - 酒精(T=26.3℃) (二) 丙酮 – 氯仿(T=25.9℃) (三) 苯 – 甲苯(T=26.4℃) 結果與討論 從實驗數據中可推測，水與酒精混合後會造成負偏差的情形。 由圖形可以發現，當兩個分子間的莫耳分率越接近時，其偏差的情況會更明顯， 反之亦然。 在苯與甲苯的實驗中，兩者混合後所呈現的結果，仍呈現小部分的負偏差，但比起水與酒精及丙酮與氯仿的偏差情形小很多，故仍可近似推論至理想溶液的情形。 根據上述實驗結果，本儀器所使用的方法與原理，可以推論出具有負偏差的實驗數據及相關的例子，故本儀器具有相當的準確性，可以應用於負偏差的實驗結果。 1908年，美國化學家 Gilbert N. Lewis 在文獻上發表逸壓 f (Fugacity)的概念如下： 1.理想氣體與化學位能(Chemical potential)有如下關係： μ=μo + RT ln P/Po 定義真實氣體與化學位能也有相似關係 μ=μo + RT ln f/fo? f = ΦP 2.逸壓 f 取代理想狀況下的壓力 P，準確地預測物質從事相的轉變的趨勢，即化學位能(Chemical potential)。 【實驗四】利用自製儀器探討蒸氣壓與反 應熱之關係 實驗設計：利用此裝置，配合壓力量測器，測出純質液體在不同溫度下的蒸氣壓，探討反應熱(H)與蒸氣壓之關係，並利用clausius－clapeyron equation求出汽化熱(ΔH )。 從30℃開始測量壓力值，之後持續加溫，並測量壓力變化。 空氣壓力的部分可由 P1/T1=P2/T2 修正之，並推算出液體的蒸氣壓。 由於加溫時，壓力增大，造成氣體溶解度也隨之上升，故經本儀器所測量出的蒸氣壓，扣除空氣壓力膨張的因素後應會略小於實際值。 由clausius－clapeyron equation分別求出汽化熱如下。 【實驗五】探討亨利定律及不同氣體之分 壓力與溶解度關係 實驗設計： 利用此壓力量測器，設計實驗裝置，來探討不同氣體溶解度與分壓力之關係，以驗證亨