1. Teoria

Parowanie - jest to przejście cieczy do stanu lotnego poniżej temperatury wrzenia. Parowanie zachodzi szybciej w naczyniu otwartym niż w naczyniu zamkniętym. Parowanie zachodzi tylko na powierzchni cieczy. Ciecz paruje w każdej temperaturze. Temperatura ma wpływ na szybkość parowania. W temperaturach wyższych parowanie zachodzi szybciej.

Wrzenie - jest to burzliwe parowanie cieczy. Wrzenie zachodzi w całej objętości cieczy. Temperaturę, w której odbywa się wrzenie, nazywamy temperaturą wrzenia. Jest ona różna dla różnych cieczy. Wysokość temperatury wrzenia w dużym stopniu zależy od ciśnienia. Zwiększenie ciśnienia nad cieczą podnosi jej temperaturę wrzenia.

Temperatura wrzenia - jest to taka temperatura, w której prężność pary nasyconej danej cieczy równa się ciśnieniu zewnętrznemu.

2. Cel i przebieg ćwiczenia oraz opis układu pomiarowego

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie zależności temperatury wrzenia od ciśnienia. Należy więc udowodnić, że ciecz zaczyna wrzeć wówczas, gdy ciśnienie jej pary nasyconej równa się ciśnieniu zewnętrznemu.

W celu wykonania doświadczenia posługujemy się aparaturą przedstawioną niżej na rysunku. Kolba A , wypełniona wodą, ma rurkę boczną, która łączy ją z chłodnicą C oraz z dużą butlą B. Termometr T wprowadzamy do wnętrza kolby A ( należy pamiętać, aby nie dotykał powierzchni wody ). Chłodnica C jest nachylona do poziomu tak , aby para powstająca w czasie wrzenia mogła po skropleniu swobodnie spływać do kolby A.

Przystępując do pomiaru na wstępie uruchamiamy pompę. Jeżeli układ jest szczelny powinniśmy zaobserwować zmianę poziomów rtęci w manometrze M. Pracę pompy utrzymujemy do chwili, gdy poziomy rtęci przestaną się zmieniać. Aby znaleźć ciśnienie panujące w zbiorniku , odczytujemy na podziałce milimetrowej pozycje a i b poziomów rtęci w obu ramionach manometru M. Różnica b - a jest wysokością słupa rtęci h w manometrze M. Ciśnienie p panujące w całym układzie wyraża się wzorem:

p = p_a - h

gdzie p_a - ciśnienie atmosferyczne odczytane na barometrze.

Temperaturę t odczytujemy na termometrze T. Dla przeprowadzenia dalszych pomiarów zapalamy palnik i otwieramy kran K₂ , przepuszczając w ten sposób strumień wody z kranu przez chłodnicę C. Do układu wprowadzamy niewielką ilość powietrza. Ciśnienie wewnętrzne układu powinno wzrosnąć o około 30 mm Hg w stosunku do poprzedniego, natomiast wrzenie wody ustaje. Po kilku minutach ogrzewania, gdy temperatura wody wzrośnie, a ciśnienie pary nasyconej uzyska wartość równą ciśnieniu panującemu w układzie , wrzenie rozpocznie się na nowo; odczytujemy nową temperaturę wrzenia t oraz obliczamy aktualnie panujące ciśnienie p, na podstawie nowo odczytanych pozycji poziomów rtęci w manometrze M. W czasie pomiaru temperatury wrzenia przerywamy ogrzewanie wody w kolbie A. Postępując w ten sposób uzyskujemy zmiany ciśnienia p i zmiany temperatury wrzenia t. W ostatnim pomiarze będziemy mieli zerową różnicę poziomów rtęci na manometrze M, znaczy to, że p = p_a, a temperatura t ≈ 100°C.

Aparatura do badania zależności temperatury od ciśnienia.

3. Tabelka z pomiarami.

Nr	pa mm Hg	h mm Hg	t °C	p mm Hg
1.	770	450	78	320
2.	770	370	84	400
3.	770	290	87	480
4.	770	245	90	525
5.	770	170	93	600
6.	770	130	96	640
7.	770	0	100	770

4. Obliczenia.

p = p_a - h

p₁ = 770 - 450 = 320

p₂ = 770 - 370 = 400

p₃ = 770 - 290 = 480

p₄ = 770 - 245 = 525

p₅ = 770 - 170 = 600

p₆ = 770 - 130 = 640

p₇ = 770 - 0 = 770

5. Wnioski i obserwacje.

Na podstawie wyników pomiarów z tabelki sporządzamy wykres. Dla konfrontacji wyników wykresu zależności temperatury wrzenia od ciśnienia sporządzamy wykres do którego dane znajdujemy w tablicach fizycznych. ( Robimy to na jednym wykresie, aby było widać czy doświadczenie zostało wykonane poprawnie.) Okazuje się, że punkty naniesione na wykres z pomiarów leżą prawie na wykresie sporządzonym z danych z tabelki. Wynika to z błędów pomiaru. Jest to zgodne z warunkiem wrzenia, w czasie którego ciśnienie pary nasyconej jest równe ciśnieniu zewnętrznemu.

Doświadczenie to potwierdza fakt, że ciecz zaczyna wrzeć, gdy ciśnienie jej pary nasyconej jest równe ciśnieniu zewnętrznemu. Stąd wniosek: zmieniając ciśnienie, pod jakim znajduje się ciecz można zmieniać jej temperaturę wrzenia.

2

3

---