Puhta vedeliku küllastatud aururõhu määramine dünaamilisel meetodil (1)

TTÜ
Materjaliteaduse instituut füüsikalise keemia õppetool
Töö nr 6
Töö pealkiri
Puhta vedeliku küllastatud aururõhu määramine dünaamilisel meetodil
Üliõpilase nimi ja eesnimi
Õpperühm
Töö teostamise
kuupäev:
23.03.2011
Kontrollitud:
Arvestatud:
TÖÖÜLESANNE

Dünaamiline aururõhu määramise meetod põhineb aine keemistemperatuuride mõõtmisel erinevate rõhkude juures. Teatavasti keeb vedelik temperatuuril, mil küllastatud aururõhk on võrdne välisrõhuga. Keemistemperatuuride mõõtmine erinevatel rõhkudel annab küllastatud aururõhu temperatuuriolenevuse. Viimasest saab Clapeyroni- Clausiuse võrrandi abil arvutada vedeliku auramissoojuse.
APARATUUR
Koosneb elektriküttega kolvist 1 ning ebulliomeetrist 2, milles on pesa 3 termomeetri jaoks. Termomeetri tasku on täidetud alumiiniumpulbri suspensiooniga õlis, millel on hea soojusjuhtivus . Kolb 1 on ühendatud vaakumsüsteemiga jahuti 5 kaudu. Jahutis toimub aurude kondensatsioon , millega välditakse nende kondenseerumine ühendustorudes ja manomeetris 8. Süsteemis on kaks vahepudelit 7 ja 9, millest viimane on kraani 10 kaudu ühendatud Komovski vaakumpumbaga.
KATSE KÄIK
Uuritav vedelik valatakse kuiva kolbi 1 (täidetakse 3/4 kolvist), mis ühendatakse klaaslihvi abil ülejäänud seadmega . Seejärel kontrollitakse seadme hermeetilisust. Selleks avatakse kraan 10 ning vaakumpumba abil luuakse seadmes hõrendus. Suletakse kraan 10. Seade loetakse hermeetiliseks, kui 10-15 minuti jooksul rõhk seadmes ei kasva rohkem kui 1-2 mm Hg. Seejärel lülitatakse sisse kolvi küte sellise arvestusega, et vedelik hakkaks keema ~10 minuti jooksul. Kolvi kütet, s.o. vedeliku keemise intensiivsust reguleeritakse tilgaloenduri järgi. Õige kütterežiimi korral, selleks et temperatuur oleks püsiv, peab tilkade arv olema optimaalne. Auru ja vedeliku tasakaal saavutatakse termomeetri pesa välispinnal ning tasakaalu saabumist võib hinnata termomeetri näidu stabiliseerumise järgi. Praktiliselt stabiliseerub keemistemperatuur 10 minutiga. Seejärel märgitakse keemistemperatuur saavutatud rõhul. Seadeldises valitsev rõhk (vedeliku aururõhk) Paur = P - h, kus P - atmosfäärirõhk (baromeetri lugem ), h - elavhõbeda nivoode vahe manomeetris, mm. Edasi avatakse kraan 11 nii, et rõhk aparaadis suureneks umbes 20 mm Hg võrra. Selleks et vedelik hakkaks uuesti keema, tõstetakse küttespiraali pinget. Kui vedeliku keemisel termomeetri näit on konstantne , märgitakse rõhu ja temperatuuri väärtused. Järk järgult rõhku seadmes suurendades määratakse vedeliku keemistemperatuur 10 - 20 erineval rõhul. Viimane lugem tehakse atmosfäärirõhul (mis antud korral oli 762 mmHg).
KATSEANDMED
t, ⁰C
T, K
1/T
h, mmHg
P(aur)=P-h
lnp(aur)
27
300,15
0,003332
650
112
4,718499
42,5
315,65
0,003168
561
201
5,303305
51,5
324,55
0,003081
477
285
5,652489
58
331
0,003021
401
361
5,888878
63,5
336,5
0,002972
324
438
6,082219
67,5
340,5
0,002937
243
519
6,251904
73
346
0,00289
164
598
6,393591
80,5
353,5
0,002829
0
762
6,635947
Joonis 1 Aine küllastunud aururõhu sõltuvus temperatuurist
Joonis 2 ln paur=f(1/T)
Joone võrrandiks andis Excel y = - 3852,1x + 17,353 , millest lähtuvalt empiirilise võrrandi
koefitsendid A ja B on: A= 17,536 ja B=-3853,1. Ja tänu neile arvudele saan teha järgmised arvutused:

Aurumissoojus:

Aine keemistemperatuur normaalrõhul:
Normaalrõhk on 760 mmHg

Arvutan enroopia muudu 1 mooli aine aurustumisel normaalrõhul ehk Troutoni konstandi:
JÄRELDUS
Saadud ulemus sarnaneb benseeni keelmistemperatuuriga (80normaalrõhul ).