液体的饱和蒸气压与温度关系

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1、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 。 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

2、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

3、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 控 制 要 求 不 高适 合 沸 点 低 于 100 的 液 体

4、不 易 达 到 饱 和 ， 测 定 值 偏 低主 要 用 来 测 定 蒸 气 压 下 降 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

5、 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

6、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 。 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

7、体 ， 如 乙 醇 、 丙 酮等 的 蒸 气 压 和 平 均 摩 尔 气 化 热 。 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 。 水 银 温 度 计 -350C 3600C。Ne或 Ar等 惰 性 气 体7500C-600C Tl T1 t=kl(t观 -t环 ) k=0.000157是 水 银 对 玻 棒 的 相 对 膨 胀

8、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 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 H g高 差 t-t0体 系 与 环 境 的 温 差 t-L0为 “ 露 茎 ” 长 度 实 验 开 始 时 气 压 计 读 数 ： p1（ mmH

9、g）实 验 结 束 时 气 压 计 读 数 ： p2（ mmH g） 左 汞 高 ： pl(mmH g) 右 汞 高 ： pr(mmH g) 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=743p2=746p0=(p1+p2)/2pr=.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+273.2T1=1./T 3、 ln p与 1/T

10、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

11、 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

12、时 候 : 绝 对 压 =大 气 压 -真 空 度 或 真 空 度 =大 气 压 -绝 对 压 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

13、 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 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 。