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液體飽和蒸氣壓的測定實驗-實驗報告-所用儀器DPCY-2C飽和蒸氣壓測定實驗裝置

來源:南京南大萬和科技有限公司   2022年05月04日 09:12  


15.jpg

產品型號:DPCY-2C
產品編號:DPCY-2C


產品詳細介紹:

   液體飽和蒸氣壓的測定

一、實驗目的

1、掌握靜態法測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系。克勞修斯-克拉貝龍(Clausius-Clapeyron)方程式的意義,并學會由圖解法求其平均摩爾氣化熱和正常沸點。

3、掌握真空泵、恒溫槽及氣壓計的使用。初步掌握真空實驗技術。

二、實驗原理

    在通常溫度下(距離臨界溫度較遠時),純液體與其蒸氣達平衡時的蒸氣壓稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓,簡稱為蒸氣壓。蒸發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,蒸氣壓增大;溫度降低時,蒸氣壓降低,這主要與分子的動能有關。當蒸氣壓等于外界壓力時,液體便沸騰,此時的溫度稱為沸點,外壓不同時,液體沸點將相應改變,當外壓為p?(101.325kPa)時,液體的沸點稱為該液體的正常沸點。

液體的飽和蒸氣壓與溫度的關系用克勞修斯-克拉貝龍方程式表示:

                         (3-2-1)

式中,R為摩爾氣體常數;T為熱力學溫度;ΔvapHm為在溫度T時純液體的摩爾氣化熱。

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

                  (3-2-2)

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

測定液體飽和蒸氣壓的方法很多。動態法是在不同外部壓力下測定液體的沸點;靜態法是在某一溫度下,直接測量飽和蒸氣壓,此法一般適用于蒸氣壓比較大的液體。本實驗采用靜態法以等壓計在不同溫度下測定乙醇的飽和蒸氣壓。實驗所用儀器是純液體飽和蒸氣壓測定裝置,如圖3-2-1所示。

         

                        圖3-2-1 DPCY-2C飽和蒸氣壓測定裝置圖

   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、緩沖儲氣罐與電子數字壓力計相連。A內裝待測液體,當A球的液面上純粹是待測液體的蒸氣,而B管與C管的液面處于同一水平時,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,體系氣液兩相平衡的溫度稱為液體在此外壓下的沸點。用當時的大氣壓減去壓力計讀數(真空度),即為該溫度下液體的飽和度   

           圖3-2-2 平衡管

    用靜態法測量不同溫度下純液體飽和蒸氣壓的實驗方法,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   生產廠家   南京南大萬和科技有限公司

DPCY-2C飽和蒸氣壓測量儀(一體化),飽和蒸汽壓實驗玻璃(含U形等位計,冷凝管,冷阱等,不銹鋼儲氣罐或玻璃穩壓瓶,HK-1D玻璃恒溫水槽,真空泵,真空管。放大鏡(×5)1只; 直尺1把。

技術參數:1、測量范圍: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。

                 

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                              DPCY-2C 飽和蒸氣壓試驗裝置

五、實驗步驟

1.裝置儀器

將盛樣球烤熱,趕出樣品球內的空氣,在從上口加入乙醇,樣品管冷時,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。由于本實驗不涉及有毒有害物質,故冷阱部分可以舍去不用。

2.恒溫調節:向恒溫槽內加入槽體2/3的自來水。打開冷卻水。插上恒溫槽總電源插座,打開電源開關,打開攪拌器開關,按下溫度設定開關,設定目標溫度為30℃,加熱恒溫。

3.檢查系統氣密性。關閉平衡閥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。關閉抽氣空閥,注意觀察壓力表的數字變化。如果壓力計的示數能在3min~5min內維持不變,則表明系統不漏氣。否則應逐段檢查,消除漏氣原因。

4.排除AB彎管空間內的空氣。等壓計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,開動真空泵,緩緩開啟平衡閥2,抽氣降壓至等壓計中液體輕微沸騰。關閉抽氣閥2和1,注意觀察壓力表的數字變化。如果壓力計的示數能在3min~5min內維持不變,則表明系

統不漏氣。否則應逐段檢查,消除漏氣原因。排盡其中的空氣。

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

6.同法測定35℃、40℃、45℃、50℃時乙醇的蒸汽壓。(注意:升溫過程中應經常開啟 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.實驗完后,緩緩打開放空閥至大氣壓止。并在數字式大氣壓力計上讀取當時的室溫和大氣壓,并記錄。

六、注意事項

1.減壓系統不能漏氣,否則抽氣時達不到本實驗要求的真空度。

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.升溫法測定中,打開進空氣活塞8時,切不可太快,以免空氣倒灌入AB彎管的空間中,如果發生倒灌,則必須重新排除空氣。

4.降溫法測定中,當B、C兩管中的液面平齊時,讀數要迅速,讀畢應立即打開活塞9抽氣減壓,防止空氣倒灌。若發生倒灌現象,必須重新排除凈AB彎管內之空氣。

七、數據處理

1.數據記錄

大氣壓=             kPa         室溫            

自行設計實驗數據記錄表,要求要求既能記錄全套數據,又能填入演算結果。

2.數據處理

3.繪出水的蒸氣壓溫度曲線,并求出溫度下的溫度系數   。

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

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.引起本實驗誤差的因素有哪些,如何校正水銀溫度計?

參考文獻:南京大學出版社 物理化學實驗,復旦大學物化實驗教材,山東大學物化實驗教材。

          南京南大萬和科技有限公司網站


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