液體的飽和蒸氣壓與溫度關(guān)系

液體的飽和蒸氣壓與溫度關(guān)系第一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三一、實驗目的1．學習動態(tài)法測定液體飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系。2．用等壓計測定在不同溫度下乙醇的飽和蒸氣壓。3．使用克勞修斯-克拉佩龍關(guān)系式計算水的氣化熱。4．掌握氣壓計、U型管壓差計的使用方法和真空泵的使用。5．學習MATLAB處理實驗數(shù)據(jù)。第二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三二、基本原理

飽和蒸氣壓在一定溫度下與液體處于平衡狀態(tài)時蒸氣的壓力P系統(tǒng)＝P外液體沸騰外壓不同時液體的沸點也就不同。外壓為1大氣壓時的沸騰溫度定義為液體的正常沸點。第三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系可用克勞修斯一克拉貝龍方程式表示:（3-1）

式中：p為液體在溫度T時的飽和蒸氣壓；T為絕對溫度；ΔH氣為液體摩爾氣化熱（J.mol-1）；第四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三式中常數(shù)

，積分常數(shù)

，此數(shù)與壓力P的單位有關(guān)。由（3-3）式可知，若用lgP對1/T作圖應得一直線，斜率為

。在溫度較小的變化范圍內(nèi)，ΔH氣可視為常數(shù)，積分（3－1）式可得：

（3-2）

（3-3）

第五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三由圖解法求得直線的斜率即可由此得到液體的摩爾氣化熱（J.mol-1）：ΔH氣=-2.303Rm(3-4)第六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三測定液體飽和蒸氣壓的方法主要有以下三種：1．飽和氣流法2．靜態(tài)法3．動態(tài)法準確性較高不適合于高溫對溫度的控制要求不高適合沸點低于100℃的液體不易達到飽和，測定值偏低主要用來測定蒸氣壓下降

第七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三三、儀器和試劑

第八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三調(diào)壓器（1kVA）1臺電熱套（300~500W）1個，U形汞壓力計1個（現(xiàn)在采用電子式）真空泵及附件1套，第九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三四、實驗步驟

1．準確讀取實驗時的大氣壓，實驗結(jié)束時再讀取一次，取平均值。2．先用洗液清洗三頸瓶，再用自來水沖洗，最后用蒸餾水洗兩次。瓶內(nèi)加約1/2的蒸餾水，加入少許沸石。測溫的溫度計頭用紗布包裹，部分浸入水中。用橡皮筋將測環(huán)境溫度的溫度計與測體系溫度的溫度計綁在一起，但要能移動，作露莖校正。第十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三3．系統(tǒng)檢漏：啟動真空泵，系統(tǒng)減壓400-500mmHg后，關(guān)閉真空泵，5分鐘后系統(tǒng)壓力不發(fā)生變化，則屬正常。否則，檢查各連接處是否漏氣，可用少許真空酯涂在該處。4．測定水在不同外壓下沸騰的溫度：啟動真空泵，讓體系壓力低于環(huán)境壓力約300-400mmHg左右。加熱，讓水平穩(wěn)地沸騰，調(diào)整測露莖的溫度計水銀球于測體系溫度的溫度計汞柱露出部分的中部。隔2-3分鐘讀數(shù)，兩次讀數(shù)基本沒有變化時,記錄t觀和t環(huán)，同時記錄壓差計的讀數(shù)。降低體系與環(huán)境的壓差約20-30mmHg，同樣測定。直到體系與環(huán)境無壓差，測定不少于10次。第十一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三五、數(shù)據(jù)處理

1．數(shù)據(jù)記錄被測液體

室溫

大氣壓：開始讀數(shù)

結(jié)束讀數(shù)

平均值

溫度值壓力值t(觀)t環(huán)t校1/Th左h右Δhplnp

2．繪p~T圖3．繪lnp~1/T圖，求ΔH氣化

4．求水的正常沸點。本實驗也可以測定其他各種純液體，如乙醇、丙酮等的蒸氣壓和平均摩爾氣化熱。第十二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三六．實驗注意事項

1．

溫度計的水銀球部分侵入溶液中，對溫度計讀數(shù)做露莖校正。2．

U形汞壓力計做溫度校正，校正至0℃時的讀數(shù)。3．

保證系統(tǒng)的氣密性。4．

數(shù)據(jù)處理過程中注意“bar”和“mmHg”的換算。第十三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三溫度計的校正水銀溫度計-350C～3600C。Ne或Ar等惰性氣體7500C-600CTlT1第十四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三露莖校正：所謂露莖是指溫度計未浸入被測體系的部分。由于其所處的環(huán)境溫度的不同，所示值需要進行校正。Δt=kl(t觀-t環(huán))

k=0.000157是水銀對玻棒的相對膨脹系數(shù)；t觀是測量溫度計的讀數(shù)；t環(huán)是附在測量溫度計上的輔助溫度計的讀數(shù)；l是測量溫度計水銀柱露在空氣中的部分的刻度長度。

t環(huán)t觀t校=t觀+Δt第十五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三lnp和1/T的計算

p=[(p1+p2)/2-(pr-pl)]/760*101325(Pa)T=t+(t-t0)*(t-L0)*0.000157+273.2(K)式中:pr-pl為U型壓差計兩邊Hg高差

t-t0體系與環(huán)境的溫差

t-L0為“露莖”長度

第十六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三用Matlab處理數(shù)據(jù)實驗開始時氣壓計讀數(shù)：p1（mmHg）實驗結(jié)束時氣壓計讀數(shù)：p2（mmHg）左汞高：pl(mmHg)

右汞高：pr(mmHg)

觀測溫度：t(℃)露莖起點：L0(℃)

環(huán)境溫度(露莖中部溫度)：t0(℃)第十七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三1、壓力數(shù)據(jù)輸入和計算：p1=743p2=746p0=(p1+p2)/2pr=[………..]pl=[……….]p1=log((p0-(pr-pl))/760*101325)第十八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三2、溫度數(shù)據(jù)輸入與計算t=[…………]t0=[………..]L0=<>T=t+(t-t0).*(t-L0)*0.000157+273.2T1=1./T第十九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三3、lnp與1/T的關(guān)系擬合F=polyfit(T1,p1,1)

得到F的兩個值：F(1)是斜率，F(xiàn)(2)是截距即是：lnp=F(1)*(1/T)+F(2)可求得：ΔH=-F(1)*8.314第二十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三4、繪圖p2=polyval(F,T1);plot(T1,p2,T1,p1,’+’);title(‘水的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系’);xlabel(‘1/T’);ylabel(‘ln(p)’);legend(‘擬合值’,‘實驗點’)gridon第二十一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三第二十二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三運算方便（可一次完成多個同類數(shù)據(jù)的運算，表達式與通常的數(shù)學式類似）注意運算符的區(qū)別（向量對應數(shù)據(jù)間的乘、除、乘方運算符號要加“.”）正確使用polyfit(x,y,n)函數(shù)正確使用plot函數(shù)第二十三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三壓力測量壓力是用來描述體系狀態(tài)的一個重要參數(shù)。

高壓、中壓、常壓和負壓

壓力范圍不同，測量方法不一樣，精確度要求不同在壓力高于大氣壓的時:絕對壓=大氣壓+表壓或表壓=絕對壓-大氣壓在壓力低于大氣壓的時候:絕對壓=大氣壓-真空度或真空度=大氣壓-絕對壓

第二十四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三二、常用測壓儀表

1.液柱式壓力計

或

U型壓差計第二十五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三U型壓力計可用來測量:(1)兩氣體壓力差;(2)氣體的表壓（p1為測量氣壓，p2為大氣壓）;(3)氣體的絕對壓力（令p2為真空，p1所示即為絕對壓力）;(4)氣體的真空度（p1通大氣，p2為負壓，可測其真空度）。斜管式壓差計

p1-p2=Δhρg=Δlρgsina測量微小壓差

第二十六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三工作液體不與體系的物質(zhì)發(fā)生反應不互溶沸點較高壓差一定密度越小，靈敏度越高。

溫度較高或壓差較大Δh0=Δht(1-0.00018t/℃)Δh0為標準密度下的Δh，Δht為工作溫度下的Δh。第二十七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三2.彈性式壓力計

注意壓力表的選擇普通壓力表銅合金氨用壓力表（氨表）碳鋼氧表禁油第二十八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三彈性式壓力計注意事項(1)合理選擇壓力表量程。為了保證足夠的測量精度，選擇的量程應在儀表分度標尺的12～34范圍內(nèi)。(2)使用時環(huán)境溫度不得超過35℃，如超過應給予溫度修正。(3)測量壓力時，壓力表指針不應有跳動和停滯現(xiàn)象。(4)對壓力表應定期進行校驗。第二十九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三3.數(shù)字式低真空壓力測試儀打開電源預熱10min;選擇測量單位調(diào)節(jié)零點開動真空泵顯示數(shù)字實驗系統(tǒng)與大氣壓之間的壓差值。

第三十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三四、真空的獲得

真空是指壓力小于一個大氣壓的氣態(tài)空間。真空狀態(tài)下氣體的稀薄程度，常以壓強值表示，習慣上稱作真空度。粗真空(101325Pa～1333Pa)低真空(1333Pa～0.1333Pa)高真空(0.1333Pa～1.333×10-6Pa)超高真空(<1.333×10-6Pa)。第三十一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期三機械泵注意事項1.機械泵不能直接抽含可凝性氣體的蒸氣、揮發(fā)性液體等。2.機械