Entalpia parowania Wyznaczanie entalpii parowania trudno wrzącej cieczy.
1. Wstęp teoretyczny Parowanie cieczy jest procesem polegającym na przechodzeniu cząstek cieczy z jej swobodnej powierzchni w stan gazowy. Jeżeli proces ten odbywa się w naczyniu zamkniętym, częściowo wypełnionym tylko cieczą, to w każdej temperaturze ustala się stan równowagi, w którym liczba cząsteczek przechodzących w stan pary staje się równa liczbie cząsteczek skraplających się ponownie. Para w tych warunkach jest parą nasyconą, a jej ciśnienie nosi nazwę prężności pary nasyconej. Prężność pary nasyconej jest w danej temperaturze różna dla różnych cieczy charakteryzuje ich lotność. Woda jest cieczą nielotną i posiada małą prężność pary nasyconej. Ze wzrostem temperatury prężność pary nasyconej rośnie, ze względu na występujące w tych warunkach zwiększenie liczby cząsteczek zdolnych do opuszczenia powierzchni cieczy oraz równoczesne zwiększenie energii kinetycznej cząsteczek będących już w stanie pary. Zwiększenie to ma charakter krzywoliniowy i przebiega podobnie dla wszystkich cieczy, tzn. w niskich temperaturach jest niewielkie, a w wyższych znaczne.
Ćwiczenie polega na pomiarze energii elektrycznej potrzebnej do odparowania n moli cieczy w kontrolowanych warunkach. W tym celu wykorzystuje się równanie:
gdzie: Δ H par. - szukana entalpia parowania Q - dostarczona energia cieplna
n - liczba moli cieczy
Wyraża wielkość energii źródła prądu zamienionego na energię cieplną podczas przepływu o natężeniu i w czasie t przez urządzenie, na którego końcach różnica potencjałów wynosi U. Po przekształceniu otrzymujemy następujący wzór na entalpię parowania:
2. Obliczenia Wykonując obliczenia korzystałam z następujących wzorów:
- masa kondensatu m n = m k - m kp gdzie: m n - masa kondensatu (wody)
(…)
…
0,5990
42472,2
70910,3
4.
57,2586
72,4155
15,1569
127,8
1,314
300
0,8413
50378,8
59878,6
5.
50,8819
67,4749
16,5930
138,2
1,415
300
0,9211
58665,9
63693,5
średnie ΔH = 63907,5 [J/mol]
Rachunek błędów:
- wartość średnia
gdzie: - wartość otrzymana
n - liczba pomiarów
= 63907,5 [J/mol]
- błąd przeciętny
gdzie: Ei - błąd poszczególnej wielkości obliczony ze wzoru: n - liczba pomiarów
E1 = ± 1574,7
E2 = ± 4334,5
E3 = ± 7002,8
E4 = ± 4028,9
E5 = ± 214,0
= ±3431,0
Zestawienie otrzymanych danych z wielkościami literaturowymi:
dane
literaturowe
wielkości doświadczalne [J/mol]
ΔHpar. śr. ΔHpar. 1 ΔHpar. 2 ΔHpar. 3 ΔHpar. 4 ΔHpar. 5 ΔHpar. = 40660
63907,5
± 3431,0
65482,2
± 1574,7
59573,0
± 4334,5 70910,3
± 7002,8
59878,6
± 4028,9
63693,5
± 214,0
3. Wnioski i błędy
Entalpia parowania wody destylowanej wynosi 63,9 ± 3,43 [kJ/mol]. Przyrost energii warunkuje wzrost temperatury, co powoduje zwiększenie liczby cząsteczek zdolnych do opuszczenia powierzchni cieczy (w tym samym czasie). Szybkość parowania cieczy powinna być proporcjonalna do napięcia elektrycznego. Zwiększenie energii elektrycznej powinno powodować wzrost szybkości parowania cieczy. Naczynie Deawara w praktyce nie jest izotermiczne i wymienia ciepło z otoczeniem. Błąd pomiaru jest z tego powodu znaczny, na co wskazują obliczone wartości entalpii parowania. Są one znacznie większe niż wartość tablicowa.
Na powstałe błędy wpływ mogło też mieć niedokładne odważenie masy kondensatu.
4. Oprogramowanie wykorzystane do opracowania sprawozdania:
a) Microsoft® Word 2000
b) Microsoft® Excel 2000
c) Edytor równań Microsoft, wersja 3.01
…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)