液體飽和蒸氣壓的測定實驗-實驗報告-所用儀器DPCY-2C飽和蒸氣壓測定實驗裝置

產品型號：DPCY-2C
產品編號：DPCY-2C

   液體飽和蒸氣壓的測定

一、實驗目的

1、掌握靜態法測定不同溫度下純液體飽和蒸氣壓的方法。

2、了解純液體的飽和蒸氣壓與溫度的關系。克勞修斯-克拉貝龍（Clausius-Clapeyron）方程式的意義，并學會由圖解法求其平均摩爾氣化熱和正常沸點。

3、掌握真空泵、恒溫槽及氣壓計的使用。初步掌握真空實驗技術。

二、實驗原理

    在通常溫度下（距離臨界溫度較遠時），純液體與其蒸氣達平衡時的蒸氣壓稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓，簡稱為蒸氣壓。蒸發1摩爾液體所吸收的熱量稱為該溫度下液體的摩爾氣化熱。

液體的蒸氣壓隨溫度而變化，溫度升高時，蒸氣壓增大；溫度降低時，蒸氣壓降低，這主要與分子的動能有關。當蒸氣壓等于外界壓力時，液體便沸騰，此時的溫度稱為沸點，外壓不同時，液體沸點將相應改變，當外壓為p^?（101.325kPa）時，液體的沸點稱為該液體的正常沸點。

液體的飽和蒸氣壓與溫度的關系用克勞修斯-克拉貝龍方程式表示:

                         （3-2-1）

式中，R為摩爾氣體常數；T為熱力學溫度；Δ_vapH_m為在溫度T時純液體的摩爾氣化熱。

假定Δ_vapH_m與溫度無關，或因溫度范圍較小，Δ_vapH_m可以近似作為常數，積分上式，得:

                  （3-2-2）

其中C為積分常數。由此式可以看出，以ln(p/Pa)對1/T作圖，應為一直線，直線的斜率為，由斜率可求算液體的Δ_vapH_m。

測定液體飽和蒸氣壓的方法很多。動態法是在不同外部壓力下測定液體的沸點；靜態法是在某一溫度下，直接測量飽和蒸氣壓，此法一般適用于蒸氣壓比較大的液體。本實驗采用靜態法以等壓計在不同溫度下測定乙醇的飽和蒸氣壓。實驗所用儀器是純液體飽和蒸氣壓測定裝置，如圖3-2-1所示。

                        圖3-2-1 DPCY-2C飽和蒸氣壓測定裝置圖

   平衡管由A球和U型管B、C組成（圖3-2-2）。平衡管上接一冷凝管，順序通過冷阱、緩沖儲氣罐與電子數字壓力計相連。A內裝待測液體，當A球的液面上純粹是待測液體的蒸氣，而B管與C管的液面處于同一水平時，則表示B管液面上的（即A球液面上的蒸氣壓）與加在C管液面上的外壓相等。此時，體系氣液兩相平衡的溫度稱為液體在此外壓下的沸點。用當時的大氣壓減去壓力計讀數（真空度），即為該溫度下液體的飽和度   

           圖3-2-2 平衡管

    用靜態法測量不同溫度下純液體飽和蒸氣壓的實驗方法，有升溫法和降溫法二種。

四、儀器藥品 詳見   /product_view.asp?id=70

1.儀器   生產廠家   南京南大萬和科技有限公司

DPCY-2C飽和蒸氣壓測量儀（一體化），飽和蒸汽壓實驗玻璃（含U形等位計，冷凝管，冷阱等，不銹鋼儲氣罐或玻璃穩壓瓶，HK-1D玻璃恒溫水槽，真空泵，真空管。放大鏡（×5）1只； 直尺1把。

技術參數：1、測量范圍：0~-101.30KPa   2、分辨率 ：0.01KPa   3、線性度:   ±0.05％

2.藥品 蒸餾水； 乙醇或乙酸乙酯。

                              DPCY-2C 飽和蒸氣壓試驗裝置

五、實驗步驟

1．裝置儀器

將盛樣球烤熱，趕出樣品球內的空氣，在從上口加入乙醇，樣品管冷時，即可將乙醇吸入，再烤，再裝，裝至1/2球的體積，B和C球各1/2體積。然后按圖裝妥各部分。由于本實驗不涉及有毒有害物質，故冷阱部分可以舍去不用。

2．恒溫調節：向恒溫槽內加入槽體2/3的自來水。打開冷卻水。插上恒溫槽總電源插座，打開電源開關，打開攪拌器開關，按下溫度設定開關，設定目標溫度為30℃，加熱恒溫。

3．檢查系統氣密性。關閉平衡閥1，依次打開抽氣閥、真空泵及平衡閥2，使真空壓力表上顯示真空度為60kPa左右。關閉抽氣空閥，注意觀察壓力表的數字變化。如果壓力計的示數能在3min～5min內維持不變，則表明系統不漏氣。否則應逐段檢查，消除漏氣原因。

4．排除AB彎管空間內的空氣。等壓計與冷凝管接好并用橡皮筋固定牢，置20℃恒溫槽中， 開啟抽氣閥，開動真空泵，緩緩開啟平衡閥2，抽氣降壓至等壓計中液體輕微沸騰。關閉抽氣閥2和1，注意觀察壓力表的數字變化。如果壓力計的示數能在3min～5min內維持不變，則表明系

統不漏氣。否則應逐段檢查，消除漏氣原因。排盡其中的空氣。

5．飽和蒸氣壓的測定   緩緩開啟平衡閥1，調節U型管兩側液面等高，從壓力測量儀上讀出真空度及恒溫槽中的溫度值。同法再抽氣，再調節等壓管雙臂液面等高，重讀壓力，直至兩次的壓力差讀數相差無幾。則表示樣品球液面上的空間一全部被乙醇充滿，記下壓力測量儀上的讀數。

6．同法測定35℃、40℃、45℃、50℃時乙醇的蒸汽壓。（注意：升溫過程中應經常開啟 平衡閥1，緩緩放入空氣，使U型管兩臂液面接近相等，如放入空氣過多，可緩緩打開抽氣閥2抽氣）

7．實驗完后，緩緩打開放空閥至大氣壓止。并在數字式大氣壓力計上讀取當時的室溫和大氣壓，并記錄。

六、注意事項

1.減壓系統不能漏氣，否則抽氣時達不到本實驗要求的真空度。

2.必須充分排除凈AB彎管空間中全部空氣，使B管液面上空只含液體的蒸氣分子。AB管必須放置于恒溫水浴中的水面以下，否則其溫度與水浴溫度不同。

3.升溫法測定中，打開進空氣活塞8時，切不可太快，以免空氣倒灌入AB彎管的空間中，如果發生倒灌，則必須重新排除空氣。

4.降溫法測定中，當B、C兩管中的液面平齊時，讀數要迅速，讀畢應立即打開活塞9抽氣減壓，防止空氣倒灌。若發生倒灌現象，必須重新排除凈AB彎管內之空氣。

七、數據處理

1.數據記錄

大氣壓=             kPa         室溫            度

自行設計實驗數據記錄表，要求要求既能記錄全套數據，又能填入演算結果。

2.數據處理

3.繪出水的蒸氣壓溫度曲線，并求出溫度下的溫度系數   。

4.以ln(p/Pa)對1/T作圖，求出直線的斜率，并由斜率算出此溫度間隔內水的平均摩爾氣化熱Δ_vapH_m，通過圖求算出純水的正常沸點。

【思考問題】

1.為什么AB彎管中的空氣要排除凈，怎樣操作，怎樣防止空氣倒灌?

2.引起本實驗誤差的因素有哪些，如何校正水銀溫度計?

參考文獻：南京大學出版社 物理化學實驗，復旦大學物化實驗教材，山東大學物化實驗教材。

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