Лабораторна робота по темі:
Визначення теплоти пароутворення рідин
Мета роботи: Визначити середню теплоту випаровування заданої легколетучую рідини.
Ми знаємо, що для вимірювання теплоти фазового переходу існують колориметрические методи. Але у своїй роботі показали, що теплоту фазового переходу можна визначити манометричним методом по рівнянню Клапейрона-Клаузіуса, вимірюючи температуру переходу рідини в пару при різних значеннях тиску.
Рідина, поміщена в посудину, обсяг якого більше обсягу рідини, починає випаровуватися. Молекули, покинули рідина, дифундують в знаходиться над нею повітря. Якщо посудину закритий, то з часом між рідиною і її парою встановлюється динамічна рівновага. Пар насичений. Тиск насиченої пари залежить від температури. З підвищенням температури тиск його збільшується і може досягти тиску повітря над рідиною. При цьому, якщо в рідині знаходяться пухирці розчиненого повітря, рідина починає випаровується не тільки зі своєї поверхні, але і в пухирці. Бульбашки розростаються і спливають - відбувається кипіння. При тривалому кипінні рідина збіднюється бульбашками, кипіння припиняється, рідина перегрівається. При випадковому появі бульбашок, наприклад, з пор стінок посудини, кипіння відбувається з вибухом, при цьому температура рідини трохи зменшується. У курсі термодинаміки виводиться рівняння, зване рівнянням Клапейрона-Клаузіуса:
(1)
Рівняння (1) пов'язує dP - зміна тиску і dT - зміна температури з - питомою теплотою переходу з одного агрегатного стану в інший. Застосуємо рівняння (1) до переходу рідина-газ.
Обсяг газу з деяким наближенням можна взяти з рівняння Клапейрона-Менделєєва:
.
Тоді отримаємо інший вид рівняння (1):
Теплота випаровування порівняно слабка залежить від температури, можна вважати постійною і користуватися інтегральної формою рівняння:
(2)
Рівняння (2) в координатах lnP і являє собою пряму лінію з кутовим коефіцієнтом.
Визначивши з графіка рівняння (2) значення кутового коефіцієнта і прирівнявши його, легко обчислити.
Рис. 1 - 1. Посудина з випробуваної рідиною. 2. Зворотний холодильник. 3. Водяний термостат. 4. Термометр. 5. Сушарка-посудину, заповнений. 6. Ртутний манометр. 7. маностатом. 8. Голчатий клапан. 9. Вакуумний клапан
Виконання роботи:
. Збагачують повітрям випробовувану рідина, для цього: а) частково відкачують з системи повітря; б) відкривають кран голчастого клапана (8) і дуже повільно впускають в систему повітря з атмосфери.
. Нагрівають воду термостата до 75 ° і чекають 5-7 хв. Для того, щоб рідина в посудині (1) прийняла температуру термостата.
. Відкачуючи повітря із системи, змушують випробовувану рідина закипіти. У момент кипіння (поява 3-4 бульбашок з глибини рідини) фіксують температуру кипіння і висоти і рівнів ртуті в манометрі, не даючи рідини довго кипіти.
Для припинення кипіння трохи збільшують тиск в системі 4. Знижуючи температуру води в термостаті, спочатку на 5-7 °, а починаючи з 50 ° - на 2-3 ° шляхом доливання холодної води виробляють 12-15 аналогічних вимірювань.
Дані вимірювань представляють у таблиці 1.
Таблиця 1
фазовий перехід Клайперон рівняння
? H іст=2.3 * tg? * R? =5.25/3.186=1.65
? H іст=2.3 * 1.65 * 8.31=31,54 КДж
Висновок: молярна теплота фазового переходу була визначена в інтервалі температур-від 37 до 52 ° С і середнє значення склало 31,54 КДж.
Список використаної літератури
1. Миронов Г.С. «Основний органічний синтез і нафтохімія Випуск 5».
2. Фізична та колоїдна хімія Підручник для вузів, Хмельницький Р.А., 2009р.
. Фізична хімія Підручник для вузів, Зімон А.Д., 2006р.
. Фізична хімія, Стромберг А.Г., 2009р.
. Н.К. Воробйов, В.А. Гольцшмідт, М.Х. Карапетьянц «Практикум з фізичної хімії», Державне науково-технічне видавництво хімічної літератури, Москва, 1950.
