POMIAR PRĘŻNOŚCI PARY NASYCONEJ

CHLOROFORMU

1. Dane wyjściowe:

Temperatura [°C]	Temperatura [K]	Wysokość słupa rtęci
				Poziom 1 [mmHg]	Poziom 2 [mmHg]	Różnica poziomów [mmHg]	Różnica poziomów [Pa]
46,4	319,55	224	504	280	37 329,60
44,4	317,55	208	522	314	41 862,48
42,0	315,15	190	540	350	46 662,00
40,7	313,85	179	554	375	49 995,00
38,3	311,45	161	576	415	55 327,80
36,8	309,95	149	581	432	57 594,24
34,1	307,25	134	597	463	61 727,16
32,1	305,25	122	609	487	64 926,84
30,8	303,95	113	618	505	67 326,60

Ciśnienie atmosferyczne: 757,8 mmHg

Ciśnienie normalne: 760 mmHg

2. Wyznaczanie zależności funkcyjnych

Ciśnienie atmosferyczne [Pa]	Różnica ciśnień [Pa]	Ciśnienie pary nasyconej [Pa]
101029,896	37 329,60	63 700,30
		41 862,48	59 167,42
		46 662,00	54 367,90
		49 995,00	51 034,90
		55 327,80	45 702,10
		57 594,24	43 435,66
		61 727,16	39 302,74
		64 926,84	36 103,06
		67 326,60	33 703,30

Wykresy funkcji:

				dane z tablic Landolta - Bornsteina
t [°C]	p [Pa]			t [°C]	p [mmHg]	p [Pa]
46,4	63 700,30	0,00313	4,80414	47,0	481	64126,92
44,4	59 167,42	0,00315	4,77208	42,8	416	55461,12
42,0	54 367,90	0,00317	4,73534	38,0	342	45595,44
40,7	51 034,90	0,00319	4,70787	33,0	287	38262,84
38,3	45 702,10	0,00321	4,65994	27,0	223	29730,36
36,8	43 435,66	0,00323	4,63785
34,1	39 302,74	0,00325	4,59442
32,1	36 103,06	0,00328	4,55754
30,8	33 703,30	0,00329	4,52767

Wykres funkcji:

Zależność powyższa 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 jej temperatury.

	x	y	x^2	y^2	xy
1	46,4	63 700,30	2152,96000	4057728220,090	2955693,920
2	44,4	59 167,42	1971,36000	3500783589,4564	2627033,448
3	42,0	54 367,90	1764,00000	2955868550,4100	2283451,800
4	40,7	51 034,90	1656,49000	2604561018,0100	2077120,430
5	38,3	45 702,10	1466,89000	2088681944,4100	1750390,430
6	36,8	43 435,66	1354,24000	1886656559,6356	1598432,288
7	34,1	39 302,74	1162,81000	1544705371,5076	1340223,434
8	32,1	36 103,06	1030,41000	1303430941,3636	1158908,226
9	30,8	33 703,30	948,64000	1135912430,8900	1038061,640
Σ=	345,6	426517,38	13507,8	21078328625,7732	16829315,616

Z otrzymanej wartości współczynnika korelacji prostej wnioskujemy o silnej liniowej zależności prężności pary nasyconej od temperatury cieczy dla niewielkich przedziałów temperatur.

Wykresem funkcji jest linia prosta o równaniu

Dokładniej zależność prężności pary nasyconej od temperatury przedstawia wykres o równaniu kwadratowym:

Porównanie danych doświadczalnych z danymi z tablic Landolta-Bornstenia przedstawia → wykres 1.

Wykres funkcji:

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

	x	Y	x^2	y^2	xy
1	0,00313	4,80414	0,00001	23,0798	0,01504
2	0,00315	4,77208	0,00001	22,77275	0,01503
3	0,00317	4,73534	0,00001	22,42344	0,01501
4	0,00319	4,70787	0,00001	22,16404	0,01502
5	0,00321	4,65994	0,00001	21,71504	0,01496
6	0,00323	4,63785	0,00001	21,50965	0,01498
7	0,00325	4,59442	0,00001	21,10870	0,01493
8	0,00328	4,55754	0,00001	20,77117	0,01495
9	0,00329	4,52767	0,00001	20,49980	0,01490
Σ=	0,02890	41,99685	0,00009	196,04435	0,134813

Wykresem jest prosta o równaniu:

Z porównania wartości współczynnika korelacji funkcji:

oraz funkcji:

widzimy, że zależność
lepiej opisuje zachowanie się prężności pary nasyconej cieczy wraz ze wzrostem temperatury (→ wykres 2)

3. 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:

Posługując się wyznaczonym równaniem regresji, poprzez jego ekstrapolację do warunków normalnych obliczam normalną temperaturę wrzenia cieczy:

Dane literaturowe: 61°C

Błąd względny wyznaczonej normalnej temperatury wrzenia:

4. Dyskusja błędu

Poprawność przeprowadzonych pomiarów weryfikujemy na podstawie porównania wyznaczonych wartości z danymi literaturowymi -błędy względne wartości molowego ciepła parowania i temperatury wrzenia cieczy obliczono powyżej.

Zasadniczymi elementami mającymi wpływ na dokładność pomiaru prężności pary nasyconej cieczy w danej temperaturze (oprócz założeń upraszczających metody) w doświadczeniu są:

• zmiany temperatury podczas pomiaru ciśnienia (bezwładność urządzeń termostatujących)

• zamiany ciśnienia (nieszczelność przewodów)

w mniejszym stopniu:

• błąd skali i odczytu słupa rtęci

• błędy wskazań przyrządów pomiarowych (termometr)

JAN RÓŻYCKI

TECHNOLOGIA CHEMICZNA

Strona 1

---