Aururõhu praktikum (0)

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL 
Inseneriteaduskond 
Energiatehnoloogia instituut 
 
 
 
 
 
Laboratoorne töö õppeaines 
Keemiatehnika alused 
 
 
 
 
Aururõhu määramine  
 
 
 
 
 
 
 
Üliõpilased:   
 
                Juhendaja :  Rivo Rannaveski, doktorant 
                        
 
 
 
Õpperühm: EACB   
Sooritatud: 
 
Esitatud: 
 
 
 
 
 
Tallinn 2018  
Töö eesmärk 
Praktiliste  mõõtmiste  tulemuste  saamine  ning  mõõdetud  tulemuste  võrdlus  teoreetiliste 
tulemustega.  Mõõtetulemuste  usaldusväärsuse  ja  tekkivate  mõõtemääramatuste  võimalike 
põhjuste hindamine. 
Katseseadme skeem 
Joonis 1. Katseseade ERAVAP aine aururõhu määramiseks 
 
 
Kasutatav standard ja mõõtemetoodika 
Kasutasime  standardit  ASTM  D6378  Curve,  kuna  selle  meetodi  puhul  ei  ole  vaja  proovi 
eelnevalt  prepareerida.  Standard  töötab  kolmekordse   paisumise   meetodiga  ning  mõõdab  iga 
paisumise puhul rõhku, mida kasutab aine või segu aururõhu määramiseks. 
Katseandmed  
Ained: etüülbenseen – 17,7558 g 
isobutanool – 19,5579 g 
Kokku – 37,3137 g 
Meetod: ASTM D6378 Curve 
 
Tabel 1.1 
Segu aururõhk kindlatel  temperatuuridel  
Temperatuur [K] 
Absoluutne rõhk [kPa] 
313,15 
7,6 
323,15 
13,2 
333,15 
21,3 
343,15 
33,3 
353,15 
50,7 
363,15 
75,6 
 
Graafikud  
Joonis 1.1 
Aururõhu naturaallogaritmi sõltuvus temperatuuri pöördväärtusest 
5
4,5
4
3,5
3
P 2,5
ln
2
1,5
1
0,5
0
0,0027 0,00275 0,0028 0,00285 0,0029 0,00295
0,003
0,00305 0,0031 0,00315 0,0032 0,00325
1/T
 
Arvutused 
Leian teoreetilised puhaste  ainete aururõhud: 
Etüülbenseen: 
1)  40℃ juures (313,15K) 
𝐵
1419,315
𝑙𝑜𝑔𝑃 = 𝐴 −
= 4,07488 −
⇒ 𝑃 = 10−1,54370 = 0,028596 𝑏𝑎𝑟 = 2,86 𝑘𝑃𝑎 
𝑇 + 𝐶
313,15 𝐾 + (−60,539)
2)  50℃ juures (323,15K) 
𝐵
1419,315
𝑙𝑜𝑔𝑃 = 𝐴 −
= 4,07488 −
⇒ 𝑃 = 10−1,32975 = 0,046801 𝑏𝑎𝑟 = 4,68 𝑘𝑃𝑎 
𝑇 + 𝐶
323,15 𝐾 + (−60,539)
3)  60℃ juures (333,16K) 
𝐵
1419,315
𝑙𝑜𝑔𝑃 = 𝐴 −
= 4,07488 −
⇒ 𝑃 = 10−1,13149 = 0,073876 𝑏𝑎𝑟 = 7,39 𝑘𝑃𝑎 
𝑇 + 𝐶
333,15 𝐾 + (−60,539)
4)  70℃ juures (343,15K) 
𝐵
1419,315
𝑙𝑜𝑔𝑃 = 𝐴 −
= 4,07488 −
⇒ 𝑃 = 10−0,947271 = 0,112909 𝑏𝑎𝑟 = 11,29 𝑘𝑃𝑎 
𝑇 + 𝐶
343,15 𝐾 + (−60,539)
5)  80℃ juures (353,15K) 
𝐵
1419,315
𝑙𝑜𝑔𝑃 = 𝐴 −
= 4,07488 −
⇒ 𝑃 = 10−0,775638 = 0,167634 𝑏𝑎𝑟 = 16,76 𝑘𝑃𝑎 
𝑇 + 𝐶
353,15 𝐾 + (−60,539)
6)  90℃ juures (363,15K) 
𝐵
1419,315
𝑙𝑜𝑔𝑃 = 𝐴 −
= 4,07488 −
⇒ 𝑃 = 10−0,615349 = 0,242466 𝑏𝑎𝑟 = 24,25 𝑘𝑃𝑎 
𝑇 + 𝐶
363,15 𝐾 + (−60,539)
Isobutanool: 
1)  40℃ juures (313,15K) 
𝐵
1236 ,991
𝑙𝑜𝑔𝑃 = 𝐴 −
= 4,43126 −
⇒ 𝑃 = 10−1,414025 = 0,038546 𝑏𝑎𝑟 = 3,85 𝑘𝑃𝑎 
𝑇 + 𝐶
313,15 𝐾 + (−101,528)
2)  50℃ juures (323,15K) 
𝐵
1236,991
𝑙𝑜𝑔𝑃 = 𝐴 −
= 4,43126 −
⇒ 𝑃 = 10−1,150275 = 0,070750 𝑏𝑎𝑟 = 7,08 𝑘𝑃𝑎 
𝑇 + 𝐶
323,15 𝐾 + (−101,528)
3)  60℃ juures (333,16K) 
𝐵
1236,991
𝑙𝑜𝑔𝑃 = 𝐴 −
= 4,43126 −
⇒ 𝑃 = 10−0,909300 = 0,123226 𝑏𝑎𝑟 = 12,32 𝑘𝑃𝑎 
𝑇 + 𝐶
333,15 𝐾 + (−101,528)
4)  70℃ juures (343,15K) 
𝐵
1236,991
𝑙𝑜𝑔𝑃 = 𝐴 −
= 4,43126 −
⇒ 𝑃 = 10−0,688270 = 0,204989 𝑏𝑎𝑟 = 20,50 𝑘𝑃𝑎 
𝑇 + 𝐶
343,15 𝐾 + (−101,528)
5)  80℃ juures (353,15K) 
𝐵
1236,991
𝑙𝑜𝑔𝑃 = 𝐴 −
= 4,43126 −
⇒ 𝑃 = 10−0,484809 = 0,327485 𝑏𝑎𝑟 = 32,75 𝑘𝑃𝑎 
𝑇 + 𝐶
353,15 𝐾 + (−101,528)
6)  90℃ juures (363,15K) 
𝐵
1236,991
𝑙𝑜𝑔𝑃 = 𝐴 −
= 4,43126 −
⇒ 𝑃 = 10−0,296901 = 0,504776 𝑏𝑎𝑟 = 50,48 𝑘𝑃𝑎 
𝑇 + 𝐶
363,15 𝐾 + (−101,528)
Leian moolimurru mõlemale ainele: 
Etüülbenseeni moolide arv: 
M(C8H10)= 12*8+10*1 = 106 g/mol  
𝑚
17,7558 g 
n(C8H10)= 
=  
= 0,168 𝑚𝑜𝑙  
𝑀
106 𝑔/𝑚𝑜𝑙
Isobutanooli moolide arv: 
M( C4H10O ) = 12*4+ 1*10+16 = 74 g/mol 
𝑚
19,5579 g 
n(C4H10O) = 
=  
= 0,264 𝑚𝑜𝑙  
𝑀
74 𝑔/𝑚𝑜𝑙
0,168 𝑚𝑜𝑙
Etüülbenseeni moolimurd:  𝑥1 =
= 0,39 
0,168 mol+0,264 mol
0,264𝑚𝑜𝑙
Isobutanooli moolimurd:  𝑥2 =
= 0,61 
0,432mol
Leian segu aururõhud: 
1)  40℃ juures (313,15K) 
𝑛
𝑃 = ∑ 𝑝𝑖𝑥𝑖 = 2,86 𝑘𝑃𝑎 ∗ 0,39 + 3,85 𝑘𝑃𝑎 ∗ 0,61 = 3,46 𝑘𝑃𝑎 
𝑖=1
2)  50℃ juures (323,15K) 
𝑛
𝑃 = ∑ 𝑝𝑖𝑥𝑖 = 4,68 𝑘𝑃𝑎 ∗ 0,39 + 7,08 𝑘𝑃𝑎 ∗ 0,61 = 6,14 𝑘𝑃𝑎 
𝑖=1
3)  60℃ juures (333,16K) 
𝑛
𝑃 = ∑ 𝑝𝑖𝑥𝑖 = 7,39 𝑘𝑃𝑎 ∗ 0,39 + 12,32 𝑘𝑃𝑎 ∗ 0,61 = 10,40 𝑘𝑃𝑎 
𝑖=1
4)  70℃ juures (343,15K) 
𝑛
𝑃 = ∑ 𝑝𝑖𝑥𝑖 = 11,29 𝑘𝑃𝑎 ∗ 0,39 + 20,50 𝑘𝑃𝑎 ∗ 0,61 = 16,91 𝑘𝑃𝑎 
𝑖=1
5)  80℃ juures (353,15K) 
𝑛
𝑃 = ∑ 𝑝𝑖𝑥𝑖 = 16,76 𝑘𝑃𝑎 ∗ 0,39 + 32,75 𝑘𝑃𝑎 ∗ 0,61 = 26,51 𝑘𝑃𝑎 
𝑖=1
6)  90℃ juures (363,15K) 
𝑛
𝑃 = ∑ 𝑝𝑖𝑥𝑖 = 24,25 𝑘𝑃𝑎 ∗ 0,39 + 50,48 𝑘𝑃𝑎 ∗ 0,61 = 40,25 𝑘𝑃𝑎 
𝑖=1
Võrdlen arvutatud aururõhkusid mõõdetud väärtustega: 
1)  40℃ juures (313,15K) 
7,6 𝑘𝑃𝑎 − 3,46 𝑘𝑃𝑎
𝛿 =
∗ 100% = 54,5% 
7,6 𝑘𝑃𝑎
2)  50℃ juures (323,15K) 
13,2 𝑘𝑃𝑎 − 6,14 𝑘𝑃𝑎
𝛿 =
∗ 100% = 53,5% 
13,2 𝑘𝑃𝑎
3)  60℃ juures (333,16K) 
21,3 𝑘𝑃𝑎 − 10,40 𝑘𝑃𝑎
𝛿 =
∗ 100% = 51,2% 
21,3 𝑘𝑃𝑎
4)  70℃ juures (343,15K) 
33,3 𝑘𝑃𝑎 − 16,91 𝑘𝑃𝑎
𝛿 =
∗ 100% = 49,2% 
33,3 𝑘𝑃𝑎
5)  80℃ juures (353,15K) 
50,7 𝑘𝑃𝑎 − 26,51 𝑘𝑃𝑎
𝛿 =
∗ 100% = 47,7% 
50,7 𝑘𝑃𝑎
6)  90℃ juures (363,15K) 
75,6 𝑘𝑃𝑎 − 40,25 𝑘𝑃𝑎
𝛿 =
∗ 100% = 46,8% 
75,6 𝑘𝑃𝑎
Mõõtemääramatused: 
Kuna kordusmõõtmisi ei tehtud, puudub A-tüüpi määramatus. Seega B-tüüpi määramatus 
ongi C-tüüpi määramatus, mis iseloomustab 95% usaldadavusega hinnatava parameetri 
tegelikku väärtust. 
𝑙𝑝ℎ(𝑇) = 0,5 𝐾        𝑙𝑝ℎ(𝑃) = 0,05 𝑘𝑃𝑎        𝑙𝑝ℎ(𝑚) = 0,3 𝑔 
𝑒𝑝
0,5 𝐾
1
𝑈𝑐(𝑇) =   𝑈𝐵(𝑇)𝑚 = 𝑡∞,𝛽
= 2,0
 𝐾 
3
3
3
𝑒𝑝
0,05 𝑘𝑃𝑎
1
𝑈𝑐(𝑃) =   𝑈𝐵(𝑃)𝑚 = 𝑡∞,𝛽
= 2,0
 𝑘𝑃𝑎 
3
3
30
𝑒𝑝
0,3 𝑔
1
𝑈𝑐(𝑚) =   𝑈𝐵(𝑚)𝑚 = 𝑡∞,𝛽
= 2,0
=  𝑔 
3
3
5
Leian aururõhu temperatuursõltuvust kirjeldava võrrandi algordinaadi ning tõusu 
mõõtemääramatused kasutades lineaarset regressiooni ( Excelis ): 
Võrrand: 𝑃 = 1,33𝑇 − 415,16   , kus P [kPa] ja T [K] 
Tõusu mõõtemääramatus: 0,18 
Sirge tõus: 1,33 ± 0,18 
Algordinaadi mõõtemääramatus: 59,70 
Sirge algordinaat -415 ± 60 
 
Järeldused ja kokkuvõte 
Mõõdetud  ja  arvutatud  aururõhkude  vahelised  suhtelised  vead  (lugedes  õigeks  mõõdetud 
väärtuse)  tulid  keskmiselt  50%.  Suur  erinevus  võib  olla  tingitud  sellest,  et   praktikumis  
kasutatud ained olid vanad ja kaua seisnud. Erinevused arvutatud ja mõõdetud tulemuste vahel 
ei ole tõenäoliselt seotud mõõtemääramatusega, kuna määramatused olid üsna väikesed ning 
suhtelised  vead  seevastu  suured.  Tulemustest  võib  järeldada,  et  antud  ainete  segu  aururõhu 
määramine  kasutades   Raoult ’i  seadust  ei  ole  eriti  täpne.  Seega  pole  kallistest  tellitud 
mõõtmistest loobumine ning segu aururõhu teoreetiliselt arvutamine hea mõte. 
Kasutatud kirjandus 
ERAVAP Instruction Manual  – Parks  Scientific  Canada 
https://www.parkesscientific.com/wp-content/uploads/2015/11/ERAVAP-m-78047.pdf 
Etüülbenseeni ja isobutanooli aururõhkude andmed 
https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C78831&Mask=4&Type=ANTOINE&Plot=on 
https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C100414&Mask=4&Type=ANTOINE&Plot=on 
Füüsikaliste suuruste mõõtmine. Mõõtmisvead, mõõtehälbed ja mõõtemääramatus 
https://www.ttu.ee/public/m/Marek_Vilipuu/FI_doks/FUUSIKALISTE_SUURUSTE_MOOT
MINE_MOOTMISVEAD_MOOTEHALBED_J.pdf