2. Влияние температуры на равновесие в системе жидкость - пар

Цель работы:изучение температурной зависимости давления (упругости) насыщенного пара статическим методом и определение теплоты испарения на основании этой температурной зависимости.

Реактивы: н-гексан, этилацетат или гептан.

Оборудование: установка (см. описание ниже).

Порядок выполнения работы:

Равновесие в системе "жидкость – пар" является частным случаем термодинамического равновесия, при котором одно и то же соединение находится в двух различных фазах:

Н₂О_(ж)Н₂О_(пар) .

Для равновесий ж пилитв пзакон действующих масс записывается как для систем с конденсированной фазой(см. теоретическую часть).

Экспериментальная часть работы заключается в определении зависимости температуры кипения жидкости от давления в системе Т_кип=f(p).

Измерение давления пара проводят статическим методом. Этот метод основан на измерении температуры кипения жидкости при фиксированном внешнем давлении. Измеряя внешнее давление над кипящей жидкостью, тем самым определяют и давление насыщенного пара при данной температуре, поскольку кипение - это испарение в условиях, когда внешнее давление равно давлению пара, равновесного с жидкостью. Внешним давлением в данном случае называют давление воздуха над жидкостью в системе, изолированной от атмосферы.

Установка для выполнения лабораторной работы (рис.II.2.) содержит круглодонную двугорлую колбу 6 с исследуемой жидкостью, снабженную термометром 3 и обратным холодильником 5. Для нагрева используется песчаная баня 8. Термометр установлен так, чтобы шарик ртути находился в парах над жидкостью. Холодильник посредством тройника соединен с прибором для измерения давления (вакуумметр) 4 и с вакуумным насосом. Между насосом и холодильником имеется предохранительная склянка 7 и резервуар (на рисунке не показан), который служит для поддержания постоянного давления в системе. Кран 1 соединяет систему с атмосферой, а кран 2 служит для изменения давления в системе.

1. Порядок работы на установке

1. В холодильник 5 пустить воду. Вода должна стекать в слив слабой струей.

2. Включить электроплитку для нагрева песчаной бани 8 (тумблер "БАНЯ").

3. Открыть кран 2, при этом кран 1 должен быть закрыт. Положения крана:

4. Включить вакуумный насос тумблером с меткой "НАСОС". Создать в системе разряжение: в момент, когда показания по шкале вакуумметра составят 65-70 делений, закрыть кран 2 и выключить вакуумный насос. Медленнооткрыть кран 1 для сообщения с атмосферой.

5. Приступить к измерениям. Нагреть жидкость в колбе до начала кипения и, затем, до установления равновесия в системе. Критерий равновесия - постоянство температуры кипения (t_кип) при медленном, равномерном падении капель из обратного холодильника (1 капля в секунду).Внимание! Жидкость не перегревать! Для уменьшения интенсивности кипения необходимо уменьшить нагрев (баню отставить, выключить нагрев).

6. Убедившись в постоянстве показаний термометра 3 в течение 1-2 минут, записать в таблицу значения t_кипи разряженияpпо вакуумметру в делениях шкалы

7. Снова нагреть баню до начала кипения и в указанном порядке п.5-7 произвести отсчеты давления и температуры. Снять 10-12 замеров (последний замер производится с открытыми кранами 1 и 2 при атмосферном давлении).

8. По окончании работы выключить нагрев бани, баню отставить и только после этого выключить охлаждение обратного холодильника (закрыть воду).

9. Давление в системе рассчитывается по следующему уравнению:

p = 100 - p(делений шкалы).

Результаты измерений сводятся в табл.II.4:

Таблица II.4