Iwona Frątczak 99.10.18
wydział chemiczny
kierunek chemia
semestr III
Laboratorium z chemii fizycznej
ćwiczenie Nr 39
Temat:
Oznaczanie ciepła parowania za pomocą tensymertu.
Data wykonania ćwiczenia:
|
Ocena: |
Podpis: |
Data oddania sprawozdania:
|
Ocena: |
Podpis: |
1.Wstęp:
By oznaczyć ciepło parowania za pomocą tensometru, skorzystam z równania Clasusiusa- Claperona:
Dp/dT=ΔHpar/T∗(Vpar-Vciecz)
które, przy założeniu, że papa nasycona (pozostająca w równowadze z cieczą ) spełnia równanie gazu doskonałego:
Vpar=RT/p°
przyjmuje postać: dp°/dT=ΔHpar∗p°/RT2
Po rozdzieleniu zmiennych i scałkowaniu otrzymuję postać:
lnp°= -ΔHpar/RT+C (C-dowolna stała)
Z tego równania wynika , że zależność lnp°=f (1/T) jest liniowa a współczynnik kierunkowy równy -ΔHpar/R . Mogę więc bezpośrednio wyznaczyć ciepło parowania np. za pomocą wykresu . Przybliżony wykres zależności liniowej wygląda następująco:
Lnp°
1/T
Z kąta nachylenia prostej wynika , że : Δlnp°/(Δ1/T)=b i b= -ΔHpar/R .
Pomiar ciśnienia pary nasyconej można dokonać metodą statyczną lub dynamiczną. Metoda statyczna polega na umieszczeniu pewnej ilości cieczy w opróżnionym z powietrza zbiorniku wyposażonym w manometr, który w wyniku parowania odczytuje prężność pary nasyconej.
Tensymetr, na którym wykonuję ćwiczenie , mierzy za pomocą katetometru różnicę poziomów w obu ramionach przyrządu, która odpowiada ciśnieniu pary nasyconej.
Rys. Wykres zależności Lnp=f(1/T).
III.Obliczenia:
Aby obliczyć ciepło parowania ze wzoru: ΔHpar =-R∗b muszę znać wartość współczynnika kierunkowego prostej (b), który obliczam ze wzoru:
b=ΔY/ΔX
np.:
ΔY=5,22- 4,93=0,29
ΔX=3,35∗10−3- 3,42∗10−3=-0,07∗10−3 [1/K] ,czyli b=-4,14∗103[K]
więc : ΔHpar=-8,31[J/(mol∗K)]∗(-4,14∗103) [K]=34,4∗103[J/mol]
ΔHpar =34,4∗103[J/mol] =34,4[kJ/mol]
[Wartość rzeczywista ΔHpar dla chloroformu w 20°C wynosi 7,97kcal/mol (33,37kJ/mol).]
IV. Opis wykonania ćwiczenia:
Ustalony zakres temperatur : 8 pomiarów co 1-2 stopnie
Włączam termostat zanurzeniowy i sprawdzam na jaką temperaturę nastawiony jest termometr kontaktowy. Temperaturę notuję z dokładnością do 0,1°
Za pomocą katetometru odczytuję wysokość rtęci w ramionach manometru , odpowiednio lewym i prawym. Odczyt powtarzam po pięciu minutach. Wartości zapisuję w tabeli.
Analogicznie postępuję przy następnych pomiarach z wyższymi temperaturami.
Następnie dokonuję przeliczeń wartości z tabeli i wpisuję je w odpowiednie rubryki ( np. h1 -h2=lnp).
Rysuję wykres zależności lnp od 1/T. Z wykresu obliczam współczynnik kierunkowy prostej
B=ΔY/ΔX ,
który podstawiam do wzoru na ciepło parowania : ΔHp= -R ∗b .
V.Wnioski:
Wynik pomiaru ciepła parowania za pomocą tensometru w tym ćwiczeniu różni się od wartości rzeczywistej ciepła parowania chloroformu( 7,97kcal/mol) ,co wynika z niedokładności przeprowadzonych pomiarów ( np. z powodu zużytego sprzętu: rozchwiana luneta w katetometrze , za pomocą której odczytuję wysokość poziomu rtęci ).
Wynik jest więc obarczony błędem systematycznym.
Jedną z przyczyn błędu może być również fakt , że prawdopodobnie nie dochodzi tak naprawdę do stanu równowagi w układzie ciecz-para.