PUHTA VEDELIKU KÜLLASTATUD AURURÕHU MÄÄRAMINE DÜNAAMILISEL MEETODIL (2)

TTÜ
Materjaliteaduse instituut
füüsikalise keemia õppetool
Töö nr: 6f
Töö pealkiri: PUHTA VEDELIKU KÜLLASTATUD AURURÕHU MÄÄRAMINE DÜNAAMILISEL MEETODIL
Üliõpilase nimi ja eesnimi :
Õpperühm: KAOB-61
Töö teostamise
kuupäev: 12.03.2012
Kontrollitud:
Arvestatud:
Töö ülesanne. 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 (joon. 8) 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 selliselt , et jääkrõhk oleks 20-30 mmHg võrra suurem rõhust, mille all aine toatemperatuuril keeb (benseen~80mmHg, tolueen~20mmHg). 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. Vee puhul on minutis lubatud tilkade arv 8-25; teiste vedelike korral (nende väiksema auramissoojuse tõttu) veidi suurem. Kui tilkade arv on alla 8, on soojuse juurdevool mitteküllaldane; liialt intensiivse keemise juures kasvab aga rõhk ebulliomeetris, mistõttu mõõdetud keemistemperatuur osutub liiga kõrgeks.
Auru ja vedeliku segu tõuseb kolvis üles ja paiskub vastu termomeetri pesa 3 . Vedelik voolab kolbi tagasi, aur aga tõuseb toru 4 kaudu jahutisse. Kondenseerunud aur satub tilgaloenduri ja ülevoolutoru 6 kaudu samuti tagasi kolbi 1. 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.
Katseandmed :
Atmosfäärirõhk P= 754 mm Hg
Keemistemperatuur
tº C
T
K
1/T
h
mm Hg
Paur= P-h
ln
Paur
24,4
297,4
0,00336
689
65
4,174
32,6
305,6
0,00327
617
137
4,920
42,2
315,2
0,00317
550
204
5,318
49,7
322,7
0,00310
483
271
5,602
55,8
328,8
0,00304
416
338
5,823
61,0
334
0,00299
349
405
6,003
66,0
339
0,00295
274
480
6,174
69,7
342,7
0,00292
211
543
6,297
73,5
346,5
0,00289
141
613
6,418
77
350
0,00286
71
683
6,526
80,1
353,1
0,00283
0
754
6,625
Aururõhk mm Hg
Joone võrrand y= -4330,6x + 18,949, millest lähtuvalt empiirilise võrrandi
koefitsendid A ja B on: A= 18,949 ja B= - 4330,6.
Arvutused: Auramissoojus:
Keemistemperatuur normaalrõhul: Normaalrõhk on 760 mm Hg
ln 760= - 4330,6/T + 18,949
-4330,6+ 18,949 T= T (ln 760)
-4330,6 + 18,949 T= 6,63 T
18,949 T- 6,63 T= 4330,6
T= 351,54= 79 ºC
Arvutan entroopia muudu 1 mooli aine aurustamisel normaalrõhul (Troutoni konstant):
Järeldused. Keemistemperatuur normaalrõhul on 79 ºC, seega on tegu benseeniga( 80ºC). Troutoni konstant on 102, 42 J/K*mol. Aine auramissoojus on 36004,61 J/mol.