液体的饱和蒸气压与温度关系 课件

1、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

2、-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（,3,1,）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

3、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

4、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

5、压：开始读数,结束读数,平均值,温度值,压力值,t(,观,),t,环,t,校,1/T,h,左,h,右,h,p,lnp,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,-35,0,C,360,0,C,。,Ne,或,Ar,等惰性气体,750,0,C

6、,-60,0,C,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,

7、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-

8、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）

9、,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

10、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,h,0,=h,t,(1-0.00018t/,),h,0,为标准密度下的,h,，,h,t,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

11、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,12,34,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,(101325Pa,1333Pa),?,低真空,(1333Pa,0.1333Pa),?,高真空,(0.1333Pa,1.333,10,-6,Pa),?,超高真空,( 1.333,10,-6,Pa ),。,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