POMIAR PRĘŻNOŚCI PARY NASYCONEJ

CHLOROFORMU

1. Dane wyjściowe:

Temperatura [°C]	Temperatura [K]	Wysokość słupa rtęci
				Poziom 1 [mmHg]	Poziom 2 [mmHg]	Różnica poziomów [mmHg]
46,4	319,55	224	504	280
44,4	317,55	208	522	314
42,0	315,15	190	540	350
40,7	313,85	179	554	375
38,3	311,45	161	576	415
36,8	309,95	149	581	432
34,1	307,25	134	597	463
32,1	305,25	122	609	487
30,8	303,95	113	618	505

Ciśnienie atmosferyczne: 757,8 mmHg

Ciśnienie normalne: 760 mmHg

2. Wyznaczanie zależności funkcyjnych

Wartości prężności pary nasyconej dla poszczególnych pomiarów:

Ciśnienie atmosferyczne [mmHg]	Różnica poziomów słupów rtęci [mmHg]	Ciśnienie pary nasyconej [mmHg]
757,8	280	477,8
		314	443,8
		350	407,8
		375	382,8
		415	342,8
		432	325,8
		463	294,8
		487	270,8
		505	252,8

Wykresy funkcji:

				dane z tablic Landolta - Bornsteina
t [°C]	p [mmHg]			t [°C]	p [mmHg]
46,4	477,8	0,00313	2,67925	47,0	481
44,4	443,8	0,00315	2,64719	42,8	416
42,0	407,8	0,00317	2,61045	38,0	342
40,7	382,8	0,00319	2,58297	33,0	287
38,3	342,8	0,00321	2,53504	27,0	223
36,8	325,8	0,00323	2,51295
34,1	294,8	0,00325	2,46953
32,1	270,8	0,00328	2,43265
30,8	252,8	0,00329	2,40278

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	477,8	2152,96	228292,84	22169,92
2	44,4	443,8	1971,36	196958,44	19704,72
3	42	407,8	1764,00	166300,84	17127,60
4	40,7	382,8	1656,49	146535,84	15579,96
5	38,3	342,8	1466,89	117511,84	13129,24
6	36,8	325,8	1354,24	106145,64	11989,44
7	34,1	294,8	1162,81	86907,04	10052,68
8	32,1	270,8	1030,41	73332,64	8692,68
9	30,8	252,8	948,64	63907,84	7786,24
Σ=	345,60	3199,20	13507,80	1185892,96	126232,48

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 (→ wykres 1):

Dokładniej zależność prężności pary nasyconej od temperatury przedstawia → wykres 2 o równaniu kwadratowym:

Porównanie danych doświadczalnych z danymi z tablic Landolta-Bornstenia przedstawia → wykres 4.

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	2,67925	0,00001	7,17836	0,00838
2	0,00315	2,64719	0,00001	7,00760	0,00834
3	0,00317	2,61045	0,00001	6,81443	0,00828
4	0,00319	2,58297	0,00001	6,67174	0,00823
5	0,00321	2,53504	0,00001	6,42643	0,00814
6	0,00323	2,51295	0,00001	6,31492	0,00811
7	0,00325	2,46953	0,00001	6,09857	0,00804
8	0,00328	2,43265	0,00001	5,91778	0,00797
9	0,00329	2,40278	0,00001	5,77334	0,00791
Σ=	0,02890	22,87280	0,00009	58,20318	0,073393

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 (→ wykres3)

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

- 5 -

---