液体的饱和蒸气压与温度关系.ppt

实验三 液体的饱和蒸气压与温度关系,水的饱和蒸气压与温度的关系,一、实验目的 1学习动态法测定液体饱和蒸气压与温度的关系。 2用等压计测定在不同温度下乙醇的饱和蒸气压。 3使用克劳修斯-克拉佩龙关系式计算水的气化热。 4掌握气压计、U型管压差计的使用方法和真空泵的使用。 5学习MATLAB处理实验数据。,二、基本原理,饱和蒸气压 在一定温度下与液体处于平衡状态时蒸气的压力 P系统P外 液体沸腾 外压不同时液体的沸点也就不同。 外压为1大气压时的沸腾温度定义为液体的正常沸点。,液体的饱和蒸气压与温度的关系可用克劳修斯一克拉贝龙方程式表示:,（3-1）,式中：p为液体在温度T时的饱和蒸气压；T为绝对温度；H气为液体摩尔气化热（J.mol-1）；,式中常数 ，积分常数 ，此数与压力P的单位有关。由（3-3）式可知，若用lgP对1/T作图应得一直线，斜率为 。,在温度较小的变化范围内，H气可视为常数，积分（31）式可得：,（3-2）,（3-3）,由图解法求得直线的斜率即可由此得到液体的摩尔气化热（J.mol-1）： H气=-2.303Rm (3-4),测定液体饱和蒸气压的方法主要有以下三种：,1饱和气流法,2静态法,3动态法,准确性较高 不适合于高温,对温度的控制要求不高 适合沸点低于100的液体,不易达到饱和，测定值偏低 主要用来测定蒸气压下降,三、仪器和试剂,调压器（1kVA）1台 电热套（300500W）1个， U形汞压力计1个（现在采用电子式） 真空泵及附件1套，,四、实验步骤,1准确读取实验时的大气压，实验结束时再读取一次，取平均值。 2先用洗液清洗三颈瓶，再用自来水冲洗，最后用蒸馏水洗两次。瓶内加约1/2的蒸馏水，加入少许沸石。测温的温度计头用纱布包裹，部分浸入水中。用橡皮筋将测环境温度的温度计与测体系温度的温度计绑在一起，但要能移动，作露茎校正。,3系统检漏：启动真空泵，系统减压400-500mmHg后，关闭真空泵，5分钟后系统压力不发生变化，则属正常。否则，检查各连接处是否漏气，可用少许真空酯涂在该处。 4测定水在不同外压下沸腾的温度：启动真空泵，让体系压力低于环境压力约300-400mmHg左右。加热，让水平稳地沸腾，调整测露茎的温度计水银球于测体系温度的温度计汞柱露出部分的中部。隔2-3分钟读数，两次读数基本没有变化时,记录t观和t环，同时记录压差计的读数。 降低体系与环境的压差约20-30mmHg，同样测定。直到体系与环境无压差，测定不少于10次。,五、数据处理,1数据记录 被测液体 室温 大气压：开始读数 结束读数 平均值,2绘pT图 3绘lnp1/T图，求H气化 4求水的正常沸点。 本实验也可以测定其他各种纯液体，如乙醇、丙酮等的蒸气压和平均摩尔气化热。,六实验注意事项,1 温度计的水银球部分侵入溶液中，对温度计读数做露茎校正。 2 U形汞压力计做温度校正，校正至0时的读数。 3 保证系统的气密性。 4 数据处理过程中注意“bar”和“mmHg”的换算。,温度计的校正,水银温度计,-350C 3600C。,Ne或Ar等惰性气体,7500C,-600C,Tl,T1,露茎校正：所谓露茎是指温度计未浸入被测体系的部分。由于其所处的环境温度的不同，所示值需要进行校正。,t=kl(t观-t环),k=0.000157是水银对玻棒的相对膨胀系数； t观是测量温度计的读数； t环是附在测量温度计上的辅助温度计的读数； l是测量温度计水银柱露在空气中的部分的刻度长度。,t环,t观,t校= t观+t,ln p和1/T的计算,p=(p1+p2)/2-(pr-pl)/760*101325 (Pa) T=t+(t-t0)*(t-L0)*0.000157+273.2 (K ) 式中:pr-pl为U型压差计两边Hg高差 t-t0体系与环境的温差 t-L0为“露茎”长度,用Matlab处理数据,实验开始时气压计读数：p1（mmHg） 实验结束时气压计读数：p2（mmHg） 左汞高：pl(mmHg) 右汞高：pr(mmHg) 观测温度：t( ) 露茎起点：L0() 环境温度(露茎中部温度)：t0(),1、压力数据输入和计算： p1=743 p2=746 p0=(p1+p2)/2 pr= pl= . p1=log(p0-(pr-pl)/760*101325),2、温度数据输入与计算 t= t0= L0= T=t+(t-t0).*(t-L0)*0.000157+273.2 T1=1./T,3、ln p与1/T的关系拟合 F=polyfit(T1,p1,1) 得到F的两个值：F(1)是斜率，F(2)是截距 即是：ln p=F(1)*(1/T)+F(2) 可求得： H= -F(1)*8.314,4、绘图 p2=polyval(F,T1); plot(T1,p2,T1,p1,+); title(水的饱和蒸气压与温度的关系); xlabel(1/T); ylabel(ln(p); legend(拟合值,实验点) grid on,运算方便（可一次完成多个同类数据的运算，表达式与通常的数学式类似） 注意运算符的区别（向量对应数据间的乘、除、乘方运算符号要加“.”） 正确使用polyfit(x,y,n)函数 正确使用plot函数,压力测量,压力是用来描述体系状态的一个重要参数。,高压、中压、常压和负压,压力范围不同，测量方法不一样，精确度要求不同,在压力高于大气压的时: 绝对压=大气压+表压 或 表压=绝对压-大气压 在压力低于大气压的时候: 绝对压=大气压-真空度 或 真空度=大气压-绝对压,二、常用测压仪表,1.液柱式压力计,或,U型压差计,U型压力计可用来测量:,(1)两气体压力差; (2)气体的表压（p1为测量气压，p2为大气压）; (3)气体的绝对压力（令p2为真空，p1所示即为绝对压力）; (4)气体的真空度（p1通大气，p2为负压，可测其真空度）。,斜管式压差计,p1-p2 = hg =lg sin a,测量微小压差,工作液体 不与体系的物质发生反应 不互溶 沸点较高,压差一定,密度越小，灵敏度越高。,温度较高或压差较大,h0 =ht(1-0.00018t/) h0为标准密度下的h，ht为工作温度下的h。,2.弹性式压力计,注意压力表的选择,普通压力表 铜合金,氨用压力表（氨表） 碳钢,氧表 禁油,弹性式压力计 注意事项,(1)合理选择压力表量程。为了保证足够的测量精度，选择的量程应在仪表分度标尺的1234范围内。 (2)使用时环境温度不得超过35，如超过应给予温度修正。 (3)测量压力时，压力表指针不应有跳动和停滞现象。 (4)对压力表应定期进行校验。,3.数字式低真空压力测试仪,打开电源预热10min; 选择测量单位 调节零点 开动真空泵 显示数字 实验系统与大气压之间的压差值。,四、真空的获得,真空是指压力小于一个大气压的气态空间。真空状态下气体的稀薄程度，常以压强值表示，习惯上称作真空度。 粗真空(101325Pa1333Pa) 低真空(1333Pa0.1333Pa) 高真空(0.1333Pa1.33310-6Pa) 超高真空( 1.33310-6Pa )。,机械泵注意 事项,1.机械泵不能直接抽含可凝性气体的蒸气、挥发性液体等。 2.机械泵不能用来抽含腐蚀性成分的气体。 3.机械泵由电动机带动。使用时