Paytrycja Krzaczyńska 10

197834

Biotechnologia

wtorek 8¹⁵-12⁰⁰

Ćwiczenie 38

Oznaczanie ciepła parowania

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest obliczenie ciepła parowania na podstawie temperaturowej zależności prężności cieczy.

2. Wstęp teoretyczny

Ciepło parowania- ilość energii potrzebnej do odparowania jednostki masy danej substancji, przy stałym ciśnieniu i temperaturze. W układzie SI jednostką ciepła parowania jest J/kg. Stosuje się też jednostkę J/Mol. Ciepło parowania zależy silnie od ciśnienia (temperatury) zmiany stanu skupienia, malejąc wraz ze wzrostem temperatury i osiągając 0 w punkcie krytycznym.

Równanie ogólne Clausiusa opisuję równowagę fazową w układach jednoskładnikowych, czyli współistnienie dwóch lub trzech faz jednego składnika.

Gdzie:
- entalpia przemiany;
- temperatura przemiany;
- zmiana objętości przemiany

Równanie Claudiusa opisujące równowagę pomiędzy fazą skondensowaną, ciałem stałym lub cieczą a fazą gazową można przekształcić uwzględniając znaczne różnice w objętości molowych składników.

Można przyjąć że para spełnia równanie stanu gazu doskonałego gdyż ciśnienie pary w równowadze z cieczą jest małe.

Uwzględniając te 2 zależności otrzymujemy

Można przyjąć że dal niewielkiego zakresu temperatur
jest stała i nie zależy od temperatury, wówczas po scałkowaniu powyższego równani otrzymamy

Z równania wynika że mierząc prężność cieczy p_c w różnych temperaturach T można obliczyć entalpię parowania ΔH_par

3. Tabela pomiarowa

t(°C)	T(K)	h1(mmHg)	H2(mmHg)	pc=h2-h1	10^3/T	lnpc

4. Część doświadczalna:

Przy temperaturze pokojowej 24,9^oC za pomocą katetometru wykonałam trzy pomiary poziomu rtęci w ramionach manometru i zanotowałam jako wartości h₁ i h_2. . Następnie włączyłam termostat zanurzeniowy i ustawiłam termometr kontaktowy na najniższą temperaturę z ustalonego zakresu. Po 15 minutach dokonałam pomiaru poziomu rtęci i zwiększyłam temperaturę o ok.3^oC. Kolejne pomiary odbywały się co 10minut. Wyniki zebrałam w tabeli.

5. Opracowanie wyników:

Wykres zależności logarytmu z różnic pozimów rtęci (p) od 10³ /T dla toluenu.

Równanie prostej:

y= -5,3888x + 20,1371

Współczynnik załamania światła odpowiada współczynnikowi kierunkowemu prostej i wynosi:

a= -5,3888[K]

Δa=0,2811[K]

a±Δa=(-5,39±0,28)[K]

Obliczam entalpie parowania korzystając ze wzoru:

Gdzie,

R= 8,314
( stała gazowa)

a₁= a*10³ (współczynnik kierunkowy)

ΔH_par = -(- 5,39* 10³) * 8,314

Δh_par= 44,81

Obliczam błąd względny oznaczenia:

gdzie:

x-wartość doświadczalna entalpii parowania.

x_t- wartość teoretyczna entalpii parowania.

δ = Δx= 35,30%

Wnioski:

Określona przeze mnie wartość entalpii parowania wynosi ΔH_par= 44,81
. Różni się ona znacznie od literaturowej równej ΔH_par= 33,12
. Błąd pomiaru wynosi 35,30%, może on wynikać z niedokładności odczytu temperatury, bądź wysokości słupa rtęci w ramionach manometru.