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液体饱和蒸气压的测定
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液体饱和蒸汽压的测定
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物理化学实验教案(王素娜)
实验一液体饱和蒸气压的测定
【目的要求】
1.掌握静态法测定液体饱和蒸气压的原理及操作方法。学会由图解法求其平均摩尔气化热和正常沸点。
2.了解纯液体的饱和蒸气压与温度的关系、克劳修斯-克拉贝龙(Clausius-Clapeyron)方程式的意义。
3.了解真空泵、玻璃恒温水浴,缓冲储气罐及精密数字压力计的使用及注意事项。
【实验原理】
通常温度下(距离临界温度较远时),纯液体与其蒸气达平衡时的蒸气压称为该温度下液体的饱和蒸气压,简称为蒸气压。蒸发1mol液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。液体的蒸气压随温度而变化,温度升高时,蒸气压增大;温度降低时,蒸气压降低,这主要与分子的动能有关。当蒸气压等于外界压力时,液体便沸腾,此时的温度称为沸点,外压不同时,液体沸点将相应改变,当外压为1atm(101.325kPa)时,液体的沸点称为该液体的正常沸点。
液体的饱和蒸气压与温度的关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示:
?????????????????????????(1)
式中,R为摩尔气体常数;T为热力学温度;ΔvapHm为在温度T时纯液体的摩尔气化热。
假定ΔvapHm与温度无关,或因温度范围较小,ΔvapHm可以近似作为常数,积分上式,得:
(2)
其中C为积分常数。由此式可以看出,以lnp对1/T作图,应为一直线,直线的斜率为,由斜率可求算液体的ΔvapHm。
测定通常有静态法和动态法,静态法:把待测物质放在一个封闭体系中,在不同的温度下,
42℃,45℃,48℃,
测定过程中如不慎使空气倒灌入试样球,则需重新抽真空后方可继续测定。
如升温过程中U型管内液体发生暴沸,可开启平衡阀1漏入少量空气,以防止管内液体大量挥发而影响实验进行。
实验结束后,慢慢打开进气阀,使压力表恢复零位。关闭冷却水,关闭压力表、恒温控制仪、恒温水浴电源,并拔下电源插头。
附缓冲储气罐的使用说明:
1.安装:
用橡胶管或塑料管分别将进气阀与气泵、装置l接口,装置2接口与数字压力表连接。安装时应注意连接管插入接口的深度要≥15mm
2.首次使用或长期未使用而重新启用时,应先作整体气密性检查
(1)将进气阀、平衡阀2打开,平衡阀1关闭(二阀均为顺时针关闭,逆时针开启)。启动油泵加压(或抽气)至100KPa~200KPa,数字压力表的显示值即为压力罐中的压力值。
(2)关闭进气阀,停止抽气,检查平衡阀2是否开启,平衡阀l是否完全关闭。观察数字压力表,若显示数字降值在标准范围内(小于0.01Kpa/秒),说明整体气密性良好。否则需查找并清除漏气原因直至合格。
(3)再作微调部分的气密性检查:
关闭平衡阀1,开启平衡阀2调整微调部分的压力,使之低于压力罐中压力的1/2,观察数字压力表,其变化值在标准范围内(小于±0.01Kpa/4秒),说明气密性良好。若压力值上升超过标准,说明平衡阀2泄漏;若压力值降超过标准,说明平衡阀1泄漏。
3.与被测系统连接进行测试:
(1)用橡胶管将装置2接口与被测系统连接、装置1接口与数宁压力计连接。打开进气阀与平衡阀2,关闭平衡阀1,启动气泵,加压(或抽气),从数字压力计即可读出压力罐中的压力值。
(2)测试过程中需调整压力值时,使压力表显示的压力略高于所需压力值,然后关闭进气阀,停止气泵工作,关闭平衡阀2,调节平衡阀1使压力值至所需值。采用此方法可得到所需的不同压力值。
4.测试完毕,打开进气阀、平衡阀均可释放储气管中的压力,使系统处于常压下备用。
5.操作注意事项
阀的开启不能用力过强,以防损坏影响气密性。
由于阀的阀芯未设防脱装置,关闭阀门时严禁将阀上阀体旋至脱离状态,以免阀在压力下造成安全事故。
维修阀必须先将压力罐的压力释放后,再进行拆卸。连接各接口时,用力要适度,避免造成人为的损坏。
压力罐的压力使用范围为-100KPa~250Kpa,为了保证安全,加压时不能超出此范围。
使用过程中调节平衡阀1、平衡阀2时压力表所示的压力值有时跳动属正常现象,待压力稳定后方可作实验。
【注意事项】
减压系统不能漏气,否则抽气时达不到本实验要求的真空度。
抽气速度要合适,必须防止平衡管内液体沸腾过剧,致使B管内液体快速蒸发。
实验过程中,必须充分排除净AB弯管空间中全部空气,使B管液面上空只含液体的蒸气分子。AB管必须放置于恒温水浴中的水面以下,否则其温度与水浴温度不同。
测定中,打开进空气活塞时,切不可太快,以免空气倒灌入AB弯管的空间中。如果发生倒灌,则必须重新
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