ĆWICZENIE NR 5.

POMIAR PRĘŻNOŚCI PARY NASYCONEJ CIECZY.

Przedmiotem ćwiczenia jest pomiar prężności pary nasyconej cieczy, tzn. ciśnienia panującego w układzie, w którym ciecz i para tej samej substancji współistnieją w stanie równowagi.

1.Wyniki pomiarów:

• Temperatura otoczenia : 25°C

• Ciśnienie atmosferyczne : 759,2 mmHg

Temperatura [°C]	Temperatura [ K ]	Wysokość słupa rtęci Poziom h1 [mmHg] Poziom h2 [mmHg] Różnica poziomów ∆h [mmHg]
50,0	323,0	540	190	350
47,7	320,7	549	183	366
45,0	318,0	578	158	420
42,2	315,2	602	135	467
39,3	312,3	622	114	508
36,6	309,6	638	100	538
31,7	304,7	662	79	583
28,3	301,3	677	65	612
25,7	298,7	688	58	630

2.Wykonanie obliczeń:

Wartości prężności pary nasyconej dla poszczególnych pomiarów obliczamy korzystając ze wzorów :

• p =p_atm - ∆h ∆h= h₂- h₁

• p_atm - ciśnienie atmosferyczne (w mmHg)

• h₁, h₂ - poziomy rtęci w manometrze dla każdego pomiaru (w mm Hg)

Ciśnienie atmosferyczne [mmHg]	Różnica poziomów [mmHg]	Ciśnienie pary nasyconej [mmHg]
	350	409,2
	366	393,2
	420	339,2
	467	292,2
759,2	508	251,2
	538	221,2
	583	176,2
	612	147,2
	630	129,2

3.Wyznaczanie zależności funkcyjnych:

p = f (T)					Dane z tablic Landolta - Bornsteina
t [°C]	t [K]	p [mmHg]		ln p	t [°C]	p [mmHg]
50,0	323,0	409,2	0,00310	6,014	50	406,00
47,7	320,7	393,2	0,00312	5,974	40	260,50
45,0	318,0	339,2	0,00314	5,827	30	100,00
42,2	315,2	292,2	0,00317	5,677	20	96,00
39,3	312,3	251,2	0,00320	5,526	10	54,70
36,6	309,6	221,2	0,00323	5,399	0	29,60
31,7	304,7	176,2	0,00328	5,172
28,3	301,3	147,2	0,00332	4,992
25,7	298,7	129,2	0,00335	4,861

Wykres funkcji :

p= f(t)

Zależność ta, nie jest zależnością dającą się przedstawić w sposób ścisły za pomocą wykresu funkcji liniowej, zwłaszcza dla szerokiego zakresu temperatur. Dla wąskiego zakresu temperatur możemy z dobrym przybliżeniem przyjąć liniową zależność prężności par cieczy od tej temperatury.

	x= t [°C]	y= p [mmHg]	x^2	y^2	xy
1.	50,0	409,2	2500,0	167444,64	20460
2.	47,7	393,2	2275,3	154606,24	18755,64
3.	45,0	339,2	2025,0	115056,64	15264
4.	42,2	292,2	1780,8	85380,84	12330,84
5.	39,3	251,2	1544,5	63101,44	9872,16
6.	36,6	221,2	1339,6	48929,44	8095,92
7.	31,7	176,2	1004,9	31046,44	5585,54
8.	28,3	147,2	800,9	21667,84	4165,76
9.	25,7	129,2	660,5	16692,64	3320,44
	346,5	2358,8	13931,5	5563937,44	97850,3

Wykresem funkcji jest linia prosta o równaniu

y= 11,9 ∙t -196,14

Dokładniej zależność prężności pary nasyconej od temperatury przedstawia

( →wykres p =f(t) ) o równaniu kwadratowym:

y= 0,2479x²-6,8294x + 141,26

Wykres funkcji:

lnp=f

Zależność logarytmu z prężności par cieczy od odwrotności temperatury bezwzględnej jest linią prostą dla szerokich przedziałów temperatur.

		y=lnp	x2	y2	xy
1.	0,0031	6,014	0,000010	36,168	0,01864
2.	0,00312	5,974	0,000010	35,689	0,01864
3.	0,00314	5,827	0,000010	33,954	0,01830
4.	0,00317	5,677	0,000010	32,228	0,01800
5.	0,0032	5,526	0,000010	30,537	0,01768
6.	0,00323	5,398	0,000010	29,138	0,01744
7.	0,00328	5,172	0,000011	26,750	0,01696
8.	0,00332	4,992	0,000011	24,920	0,01657
9.	0,00335	1,861	0,000011	3,463	0,00623
	0,02891	46,441	0,000093	252,847	0,14847

Wykresem jest prosta o równaniu:

Zależność logarytmu z prężności par cieczy od odwrotności temperatury bezwzględnej przedstawia ( →wykres lnp =f
)

4.Obliczanie ciepła parowania

Ciepło parowania obliczamy z poniższego równania, będącego szczególnym przypadkiem ogólnego równania Claussiusa -Clapeyrona,przy założeniach upraszczających

• L_p stałe w rozważanym przedziale temperatur

• V_p - V_c = V_p

• Pary badanej cieczy spełniają równanie stanu gazu doskonałego:
  

Otrzymujemy wyrażenie:

podstawiając do powyższego równania współczynnik kierunkowy prostej:

otrzymujemy równość, z której obliczamy molowe ciepło parowania cieczy w badanym przez nas zakresie temperatur:

Dane literaturowe:

Błąd względny wyznaczenia molowego ciepła parowania L_p:

5.Obliczanie normalnej temperatury wrzenia:

Posługując się równaniem
obliczam normalną temperaturę wrzenia cieczy:

Dane literaturowe: 64,51°C

Błąd względny wyznaczonej normalnej temperatury wrzenia:

6.Czynniki mające największy wpływ na błędy wyznaczonych wartości L_p i t_w :

• nie do końca ustalona temperatura cieczy w kolbce izoteniskopu - po wyrównaniu poziomów cieczy w U-rurce, w trakcie odczytu poziomów rtęci prężność par mogła się nieco zmienić w wyniku czego odczytana wartość nie była rzeczywistą prężnością pary nasyconej,

• niedokładne wyrównanie poziomów cieczy w U-rurce,

• błąd odczytu poziomów rtęci na manometrze

Anna Łukaszewska

TECHNOLOGIA CHEMICZNA

---