3

numer studenta

DOROTA BARTCZAK

^{imię i nazwisko}

nr indeksu 116201

Wydział BIOTECHNOLOGII I NAUK O ŻYWIENIU

Semestr TRZECI

Rok akademicki 2003/2004

Laboratorium chemii fizycznej

Ćwiczenie nr 38

Oznaczanie ciepła parowania za pomocą tensometru.

^{Tytuł ćwiczenia}

ocena_____

-1-

CZĘŚĆ TEORETYCZNA

I POJĘCIA PODSTAWOWE.

FAZA - to część układu oddzielona od pozostałych części wyraźnymi granicami oraz rządzona jednym równaniem stanu.

LICZBA STOPNI SWOBODY - to liczba parametrów układu, które możemy zmieniać nie niszcząc jego struktury.

SKŁADNIKI - są to wszystkie substancje chemiczne, z których zbudowany jest układ.

II REGUŁA FAZ GIBBSA.

Reguła ta określa maksymalną liczbę faz P w stanie równowagi fazowej układu o F stopniach swobody, zawierającego K składników.

F = K + 2 - P

III RÓWNANIE CLAUSIUSA - CLAPEYRONA.

Równanie to przedstawia zależność ciśnienia pary nasyconej od temperatury, dla przemian fazowych.

,

gdzie:

p - ciśnienie,

T - temperatura,

ΔH_par - zmiana entalpii przemiany,

ΔV - zmiana objętości składników (V_p - V_c).

Równanie to można scalkować przy założeniu, że para nasycona spełnia równanie stanu gazu doskonałego oraz uwzględniając, że V_p>>V_c:

.

Z powyższego równania można graficznie lub rachunkowo wyznaczyć ciepło parowania, jeżeli znana jest zależność prężności pary nasyconej od temperatury. Do kreślenia tej zależności służy tensometr.

IV PRAWO PODZIAŁU NERNSTA.

W stanie równowagi pomiędzy dwiema fazami stosunek stężeń (c₁ i c₂) trzeciej substancji rozpuszczonej w każdej z tych faz jest wielkością stałą (zwaną współczynnikiem podziału α) w danych warunkach temperatury i ciśnienia.

,

-2-

gdzie:

α - współczynnik podziału,

c₁ - stężenie trzeciej substancji, rozpuszczonej w pierwszej fazie,

c₂ - stężenie trzeciej substancji, rozpuszczonej w drugiej fazie.

Wartość współczynnika α zależy od temperatury, ciśnienia i rodzaju rozpuszczalnika.

CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

I CEL I METODA ĆWICZENIA.

Celem ćwiczenia jest oznaczenie ciepła parowania toluenu przy pomocy tensometru. Pomiarów wysokości słupów rtęci w ramionach manometru dokonuję przy użyciu katetometru.

II TABELA Z WYNIKAMI I OBLICZENIA WSTĘPNE.

Lp	t [^oC]	h1 [mmHg]	h2 [mmHg]	T [^oK]	10^3/T	ln (p/po)
1	21,5	151	118	294,65	3,39 ּ 10^-3	-3,15
2	24,5	152	117	297,65	3,36 ּ 10^-3	-3,08
3	29,0	156	111	302,15	3,31 ּ 10^-3	-2,83
4	34,0	161	107	307,15	3,26 ּ 10^-3	-2,65
5	39,0	168	101	312,15	3,20 ּ 10^-3	-2,43
6	44,0	176	93	317,15	3,15 ּ 10^-3	-2,22

gdzie:

t - temperatura w [^oC],

h₁ - wysokość rtęci w lewym ramieniu manometru [mmHg],

h₂ - wysokość rtęci w prawym ramieniu manometru[mmHg],

T - temperatura w [^oK],

p - ciśnienie, obliczane za pomocą wzoru:

p = h₁ - h₂,

p_o = 760 mmHg.

-3-

III WYKRES ZALEŻNOŚCI ln(p/p_o) = f(10³/T).

10³/T

ln (p/p_o)

Wykres ten przedstawia liniową zależność określoną wzorem:

ln(p/p_o) = -3,92 (10³/T) + 10,14

IV OBLICZENIA KOŃCOWE.

Ciepło parowania toluenu oblicza się ze wzoru:

,

gdzie:

b - współczynnik kierunkowy prostej na wykonanym wykresie

R - stała gazowa.

b = -3,92

ΔH_p = -8,314 ּ (-3,92) =

V WNIOSKI.

Wartość ciepła parowania toluenu odczytana z tablic wynosi:

ΔH_{p =}
.

Natomiast otrzymana przeze mnie, w wyniku przeprowadzonych pomiarów i obliczeń, wartość ciepła parowania toluenu to:

ΔH_p =
.

Dość duża różnica pomiędzy odczytaną z tablic, a otrzymaną przeze mnie wartością ciepła parowania toluenu mogła być spowodowana zbyt małym odstępem czasu między pomiarami,

-4-

przez co temperatury wody w tensometrze nie zdążyła się podnieść do żądanego poziomu oraz ustabilizować. Odczyt temperatury dokonywany był zbyt wcześnie (w czasie wzrostu temperatury), co było przyczyną błędnego odczytania wysokości słupów rtęci w manometrze (dla danej temperatury), ponieważ zmieniały się one aż do momentu ustabilizowania się temperatury wody. Błąd w odczycie poziomów rtęci był przyczyną otrzymania złej wartości ciśnienia, a co za tym idzie niewłaściwego współczynnika b nachylenia prostej na wykresie ln(p/p_o) = f(10³/T).

-5-

---