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.

1.Wstęp:

By oznaczyć ciepło parowania za pomocą tensometru, skorzystam z równania Clasusiusa- Claperona:

Dp/dT=ΔH_par/T∗(V_par-V_ciecz)

które, przy założeniu, że papa nasycona (pozostająca w równowadze z cieczą ) spełnia równanie gazu doskonałego:

V_par=RT/p°

przyjmuje postać: dp°/dT=ΔH_par∗p°/RT²

Po rozdzieleniu zmiennych i scałkowaniu otrzymuję postać:

ln_p°= -ΔH_par/RT+C (C-dowolna stała)

Z tego równania wynika , że zależność ln_p°=f (1/T) jest liniowa a współczynnik kierunkowy równy -ΔH_par/R . Mogę więc bezpośrednio wyznaczyć ciepło parowania np. za pomocą wykresu . Przybliżony wykres zależności liniowej wygląda następująco:

Ln_p°

1/T

Z kąta nachylenia prostej wynika , że : Δln_p°/(Δ1/T)=b i b= -ΔH_par/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: ΔH_par =-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 : ΔH_par=-8,31[J/(mol∗K)]∗(-4,14∗10³) [K]=34,4∗10³[J/mol]

ΔH_par =34,4∗10³[J/mol] =34,4[kJ/mol]

[Wartość rzeczywista ΔH_par 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=ln_p).

Rysuję wykres zależności ln_p od 1/T. Z wykresu obliczam współczynnik kierunkowy prostej

B=ΔY/ΔX ,

który podstawiam do wzoru na ciepło parowania : ΔH_p= -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.