饱和蒸汽压测定.ppt

液体的饱和蒸汽压 中原工学院材料与化工学院赵尧敏 实验目的 明确纯液体饱和蒸气压的定义和气液两相平衡的概念 深入了解纯液体饱和蒸气压和温度的关系 克劳修斯 克拉贝龙方程式 掌握用精密数字压力计测定不同温度下乙醇的饱和气压 初步掌握真空实验技术 掌握用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化焓 实验原理 饱和蒸汽压 在一定的温度下与纯液体处于平衡状态时的蒸汽压力 称为该温度下的饱和蒸汽压 这里的平衡状态是指动态平衡 在某一温度下被测液体处于密封容器中液体分子从表面逃逸成蒸气 同时蒸气分子因碰撞而凝结成液体 当两者的速度相同时 就达到动态平衡 此时气相具有一定的饱和蒸气压 实验原理 沸点 温度是影响蒸气压的主要因素 T升高 P增大 当蒸气压与外界压力相等时 液体开始沸腾 其对应的温度称为沸点 Q 正常沸点的定义 实验原理 纯液体的蒸汽压与温度之间的关系可用Clausius Clapeyron方程表示 式中各项的含义P 液体的蒸汽压 T 绝对温度 温度为T时的摩尔蒸发热 R 8 314J mol 1 k 1 根据直线的斜率可以求出在实验温度范围内的平均摩尔蒸发热 仪器设备 等压计一支恒温槽一台缓冲储气罐一台真空泵一台球形冷凝管一支精密数字压力表一台 实验试剂 乙醇 分析纯 相对摩尔质量46 07相对密度0 7893g cm 3凝固点低于 130 沸点78 32 实验装置示意图 实验装置示意图 实际 缓冲储气罐示意图 平衡阀1和缓冲罐直接相连 平衡阀1和大气相连 1 抽真空 排气过程 打开进气阀与平衡阀2 关闭平衡阀1 启动真空泵缓慢抽气 使试样球与U型管压力记之间空间内的空气呈气泡状通过U型管中的液体而逐出 如果发现气泡成串上窜 可缓慢打开平衡阀漏入空气使沸腾缓和 如此慢沸大约4分钟 直到试样球中空气完全排出后 关闭真空泵 进气阀及平衡阀1 在压力表上读出读数P0 2 测定饱和蒸汽压 小心调节平衡阀1和2 直至U型管两侧液面等高为止 读取此时恒温水浴温度及数字压力表读数P1 精密数字压力表 单位键 当接通电源 初始状态为kPa指示灯亮 显示以kPa为计量单位的零压力值 按一下 单位 键 mmHg指示灯亮 LED显示以mmHg为计量单位的压力值 mmHg只适用于10KPa以下的DP AW微压计 通常应选择法定的KPa为压力计量单位 1 单位键 选择所需要的计量单位 2 采零键 扣除仪表的零压力值 即零点漂移 3 复位键 程序有误时重新启动CPU 4 数据显示屏 显示被测压力数据 5 指示灯 显示不同计量单位的信号灯 DF AF精密数字压力计 前面板示意图 1 电源插座 与直电流 220V相接 2 电脑串行口 与电脑主机后面板的RS232串行口连接 后面板示意图 3 压力接口 被测压力的引入接口 4 压力调整 被测压力满量程调整 5 保险丝 0 2A DF AF精密数字压力计 装置介绍 恒温槽 装置介绍 真空泵 实验步骤 1 连接装置 1 按图用橡胶管将各仪器连接成饱和蒸气压实验装置 2 拔下等压计磨口连接管 从等位计加料口注入乙醇 使乙醇充满试液球体积的2 3和U型等压计的大部分 实验步骤 2 装样 实验步骤 3 检查气密性 1 整体气密性检查 将进气阀2打开 阀1关闭 三阀均为顺时针关闭 逆时针开启 启动气泵加压至100kpa 200kpa 关闭进气阀 停止气泵工作 观察数字压力计若显示数字下降值在标准范围内 小于0 01kpa s 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 实验步骤 3 检查气密性 2 微调部分的气密性检查关闭气泵 进气阀和阀2 用阀1调整微调部分的压力 使之低于压力罐中压力的1 2 观察数字压力计 其变化值在标准范围内 小于 0 01kPa 4s 说明气密性良好 若压力值上升超过标准 说明阀2泄露 若压力值下降超过标准 说明阀1泄露 3 与被测系统连接进行测试去掉堵头 用橡胶管将贮气罐接口2与被测系统连接 接口1与数字压力计连接 关闭阀1 开启阀2 使微调部分与罐内压力相等 之后 关闭阀2 开启阀1 泄压至低于气罐压力 观察数字压力计 显示值变化 0 01kpa 4s 即为合格 检漏完毕 开启阀1使微调部分泄压至0 实验步骤 3 检查气密性 实验步骤 4 测定 25 C 排气 接通冷却水 通过调节温度控制仪 将恒温槽的温度设定为25 打开进气阀与平衡阀2 关闭平衡阀1 启动真空泵缓慢抽气 使试样球与U型管压力计之间空间内的空气呈气泡状通过U型管中的液体而逐出 如果发现气泡成串上窜 可缓慢打开平衡阀漏入空气使沸腾缓和 如此慢沸大约4分钟 直到试样球中空气完全排出后 关闭真空泵 进气阀及平衡阀1 测定 小心调节平衡阀1和2 直至U型管两侧的液面等高为止 读取此时恒温水浴温度及数字压力表读数P1 重复操作一次 压力计上的读数与前一次相差应不大于 67pa 此时即认为试液球与U型等压计上的空间全部为乙醇的蒸气所充满 实验步骤 4 测定 如法测定30 C 35 C 40 C 45 C 50 C时乙醇的蒸气压 实验结束 实验结束后 缓慢打开平衡阀1 使压力表恢复零位 关闭冷却水 拔掉与进气阀相连的橡皮管 将进气阀旋至与大气相通 拔去所有电源插头 放掉恒温槽内的热水 关闭冷却水 实验数据记录和处理 室温 大气压 表1 乙醇饱和蒸汽压的测定 线性拟合 大气压 p0 101 37kPaT t 273 15p p0 p1拟合结果Y A B XA 7 86681B 1041 62816 斜率m 19 945kJ mol 1 注意事项 实验系统必须密闭 一定要仔细检漏先开启冷却水 然后才能排气 必须使使进样球和U型管中的样液缓慢沸腾3 4分钟 让其中空气排尽后方能进行测定 U型等位计必须放置于恒温水浴的液面以下 以保证试液温度的准确度 液体的蒸汽压与温度有关 所以测定过程中必须严格控制温度 漏入空气 即打开平衡阀1 必须缓慢 否则U型等位计的液体将冲入进样球中 阀的开启 关闭不可用力过猛 以防损坏气密性 影响气密性阀1和阀2是关系到实验成败的主要因素之一 因此不能有泄露现象 在实验时 阀1既是放气开关 也是压力微调开关 因此实验时一定要仔细 缓慢地调节 同时 阀2一定要关紧 以免因阀泄露而影响实验的顺利进行和准确性 在使用过程中 调节平衡阀1 平衡