МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ЧЕРКАСЬКИЙ ІНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ІНСТИТУТ

Будівельний факультет

Кафедра загальної хімічної

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

з курсу: Фізична хімія

Тема: Фазова рівновага рідина-пара в

однокомпонентній системі

Лабораторну роботу прийняв: викладач кафедри ЗХ Солодовнік Т.В. _________________________		Лабораторну роботу виконав: студент групи _________________________
“___”______________2010р.		“___” _____________2010р.

2010

Лабораторна робота №1

Тема: Фазова рівновага рідина-пара в однокомпонентній системі.

Теоретична частина

Умова рівноважного співіснування рідини та пари в однокомпонентній системі виражається рівнянням Клапейрона-Клаузіуса:

, (1.1)

де - похідна, що характеризує нахил кривої рівноваги співіснуючих фаз;

V і s, V і s - об’єм та ентропія речовини у вихідній та новоутвореній

фазах;

Н_ф.п. = Н– Н = Т_ф.п.  S_ф.п. - ентальпія перетворення фази (1) у фазу (2).

Це рівняння містить три змінних (Р, V, Т) і його інтегрування в такому вигляді неможливе. Якщо знехтувати об’ємом конденсованої фази і вважати, що пара описується рівнянням Менделєєва-Клапейрона, то рівняння (1.1) набуде вигляду:

(1.2)

або

, (1.3)

де Н - молярна ентальпія пароутворення.

Припускаючи в першому наближенні, що Н = const, проінтегруємо це рівняння в межах (Р₁ Т₁ ) і (Р₂ Т₂ ), одержимо:

, (1.4)

(1.5)

або

. (1.6)

При орієнтовних розрахунках можна використовувати значення молярної ентальпії пароутворення, знайденої за правилом Трутона. Згідно з цим правилом:

88 Дж/(моль К) , (1.7)

(при Р = 101,3 кПа)

Величина H - молярна ентальпія пароутворення - це зміна ентальпії речовини, взятої в кількості 1 моль при її переході з рідкої фази в пару. Вона дорівнює кількості теплоти, що витрачається на випаровування 1 моля речовини (H = – Q_вип.). Ця величина поряд з питомою теплотою пароутворення l = – H/M, широко застосовується у теплових розрахунках. Значення Н дозволяє також теоретично обчислити ебуліоскопічну сталу рідини:

. (1.8)

Перехід речовини з рідкої у газоподібну фазу (пару) прийнято називати пароутворенням, а зворотний процес – конденсацією. Слід мати на увазі, що пароутворення може бути наслідком або випаровування, або кипіння рідини. У першому випадку перехід речовини із фази в фазу йде лише з вільної поверхні рідини. При цьому рівновага в системі:

пароутворення

РІДИНА ПАРА

конденсація

встановлюється при тиску пари Р_пари < Р_зов. При підвищенні температури зростає тиск пари і при температурі кипіння стає рівним зовнішньому тиску. Газова фаза при цьому виникає також і в об’ємі рідини, виділяючись у вигляді бульбашок. Починається кипіння.

Якщо тиск пари дорівнює рівноважному при даній температурі, то така пара називається насиченою, незалежно від того, знаходиться вона у контакті чи ні.

Практична частина

Вимірювання тиску насиченої пари рідини проводиться за допомогою установки, схема якої подана на рис.1.1.

У колбу 1 із зворотним холодильником 3 та термометром 2 помістити 5-10 мл досліджуваної рідини, вкинути кип’ятильний камінчик або запаяний капіляр і, приєднавши систему через буферну посудину 5 до вакуум-насосу, створити розрідження в системі (покази вакуумметра 4 – 0,7-0,8 ). Перекрити кран 6. Від’єднати насос !!!

Переконавшись у герметичності установки, пустити воду в зворотний холодильник 3 і включити електроплитку 7. Після того, як почнеться інтенсивне кипіння, записати покази термометра та вакуумметра. Обережно відкриваючи кран 6, що з’єднує прилад з атмосферою, збільшити тиск на п’ять поділок шкали вакуумметра, знову записати покази. Так продовжувати до того часу, поки тиск у приладі не зрівняється з атмосферним. Тиск, при якому відбувається кипіння (Р_кип.), дорівнює різниці атмосферного тиску і розрідження:

Р_кип. = Р_атм. – Р_розр. , (1.9)

де Р_розр. - покази вакуумметра, Па.

Одержані дані заносимо до таблиці