Zakład Chemii Fizycznej

Laboratorium Studenckie

Sprawozdanie z laboratoriów

ĆWICZENIE 9 :

WYZNACZANIE CIEPŁA PAROWANIA HEKSANU Z POMIARU ZALEŻNOŚCI PRĘŻNOŚCI PARY OD TEMPERATURY.

WSTĘP

W układzie dwufazowym ciecz - para cząsteczki w warstwie powierzchniowej lustra cieczy obdarzone wystarczającą energią mogą opuścić ciecz przechodząc w fazę gazową. Intensywność tego procesu wzrasta ze wzrostem temperatury. W miarę wzrostu stężenia cząsteczek w fazie gazowej obserwuje się proces odwrotny tj. przechodzenie pewnej liczby cząsteczek w fazę ciekłą. Jest to proces skraplania .W miarę upływu czasu szybkość parowania maleje , a szybkość skraplania rośnie. Gdy szybkości obydwu procesów zrówna się ustali się stan równowagi dynamicznej. Równowagę tą charakteryzuje właściwa dla danej cieczy prężność pary nasyconej w danej temperaturze. Prężność pary nasyconej nie zależy od ilości substancji znajdującej się w poszczególnych fazach ani też od zajmowanych przez nią objętości Jest ona głównie funkcją temperatury i stanowi miarę stężenia substancji w fazie gazowej. Przy ponownych podgrzaniu układu zamkniętego rośnie temp. I zostaje zachwiana równowaga. Wzrasta energia cząsteczek , rośnie szybkość parowania , maleje szybkość skraplania , wzrasta prężność pary nad roztworem. Ponownie ustala się stan równowagi na innym poziomie temperatury. Każdej temperaturze T odpowiada właściwa dla niej prężność pary nasyconej p.

Proces parowania wymaga dostarczenia do układu pewnej ilości energii na sposób ciepła , która w odniesieniu do 1 mola danej cieczy nosi nazwę molowego ciepła parowania ΔH i jest zużywana na zwiększenie energii cząsteczek opuszczających ciecz ( wewnętrzne ciepło parowania L_i ) oraz na pracę A rozszerzenia układu od objętości molowej cieczy do objętości molowej pary przeciw ciśnieniu zewnętrznemu p :

A = p ( V^(g) - V^(c) ) (1)

Molowe ciepło parowania jest sumą obydwu tych udziałów :

L = L_i + p ( V^(g) - V^© ) (2)

Relacje między ciśnieniem równowagowym i temperaturą wyraża równanie Clausiussa - Clapeyrona :

(3)

Po rozdzieleniu zmiennych i scałkowaniu równanie to ma postać :

(4)

gdzie : ΔH jest molowym ciepłem parowania cieczy.

OPRACOWANIE WYNIKÓW

Wyniki pomiarów zestawiono w tabeli

T [C]	T [K]	1 / T =xi	h1 [mmHg]	h2 [mmHg]	h [mmHg]	p=patm - h	ln p=yi	xiyi	xi^2
22,3	295,45	0,00338	692	81	611	150	5,01064	0,017	1,15E-05
26,6	299,75	0,00334	682	92	590	171	5,14166	0,0172	1,11E-05
30,9	304,05	0,00329	669	108	561	200	5,29832	0,0174	1,08E-05
35,2	308,35	0,00324	654	126	528	233	5,45104	0,0177	1,05E-05
39,5	312,65	0,0032	639	146	493	268	5,59099	0,0179	1,02E-05
43,8	316,95	0,00316	621	168	453	308	5,7301	0,0181	9,95E-06
SUMA		0,01961					32,2227	0,1052	6,41E-05

Ciśnienie atmosferyczne wynosi : p_atm. = 761 mm Hg.

Wykres ln p = f(1/T) przedstawia się następująco :

Ze względu na stosunkowo wąski zakres temperatur zależność jest liniowa:

ln p = a(1/T) + b (5)

gdzie :
(6)

Współczynnik a można otrzymać przy pomocy jednej z opcji w programie „Microsoft Excel” , gdzie wyznaczony jest automatycznie i z dużą dokładnością .

Współczynnik a odczytany z wykresu wynosi -3171,74. Znając go możemy obliczyć molowe ciepło parowania heksanu ze wzoru (6) :

ΔH_par. = -8,314 · (-3171,74) = 26369,84 J/mol =26,4 kJ/mol

Współczynnik a możemy również obliczyć na podstawie zależności :

ΔH_par. = -8,314 · (-3171,74) = 26369,84 J/mol =26,4 kJ/mol

Wartość molowego ciepła parowania heksanu odczytana z „Poradnika fizykochemicznego” wynosi 28,85 kJ/mol.

---