Skład zespołu:
Karolina Ściseł
Małgorzata Zawadzka
Data wykonania ćwiczenia: 21.02.2013 r.
Prowadzący: dr inż. Marek Dąbrowski
Równowaga ciecz-para w układzie jednoskładnikowym
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia był pomiar temperatur wrzenia cieczy w układzie jednoskładnikowym przy różnych ciśnieniach, wyznaczenie entalpii parowania, normlanej temperatury wrzenia i entropii parowania w normlanej temperaturze wrzenia oraz sprawdzenie jej zgodności z regułą Troutona.
Badana ciecz: 1-propanol
Wykonanie ćwiczenia
Do pomiarów użyto ebuliometr Świętosławskiego. Układ podczas pomiaru utrzymywany był w stanie wrzenia. Metoda ta polega na pomiarze temperatury wrzenia cieczy przy ustalonym i znanym ciśnieniu zewnętrznym.
Przez chłodnicę ebuliometru wlano 1-propanol tak, że jego objętość nie przekraczała 40% objętości zbiorniczka ebuliometru.
Włączono dopływ wody chłodzącej
Włączono prąd grzania o wartości natężenia 0,8 A.
Dokonano pomiaru ciśnienia atmosferycznego za pomocą barometru. Wyniosło ono: 757,0 Tr
Po ustabilizowaniu się temperatury odczytano temperaturę wrzenia substancji T= 367,55K
Zwiększano i zmniejszano natężenie prądu o 0,1 A i notowano temperatury wrzenia substancji przy zadanym natężeniu prądu w celu określenia zakresu prądu, w którym wskazania termometru będą niezmienne - tzw. obszar niezmienności temperatur (obszar „plateau”).
Włączono pompkę próżniową.
Za pomocą kranu manostatu, zmniejszano kolejno ciśnienie aż do uzyskania wartości ciśnienia p=474,0 Tr. Dla każdej wartości ciśnienia zmierzono temperaturę wrzenia.
Po zakończeniu pomiarów wyłączono grzanie ebuliometru, zapowietrzono układ, a po kilku minutach wyłączono pompkę wodną i odcięto dopływ wody chłodzącej.
Ebuliometr opróżniono zlewając badaną ciecz do zlewki.
Opracowanie wyników
Wyznaczenie obszaru stałości temperatury (obszaru „plateau”)
Tabela 1. Zależność temperatury wrzenia 1-propanolu od natężenia prądu grzania.
Natężenie prądu/A
Temperatura wrzenia/K
0,6
367,35
0,7
367,55
0,8
367,55
0,9
367,65
1,0
367,65
1,1
367,65
1,2
367,65
1,3
367,65
1,4
367,75
Optymalna wartość natężenia prądu dla której prowadzono pomiary prężności pary w funkcji temperatury wrzenia wyniosła
(…)
…
0,002809
W celu wyznaczenia współczynników równania liniowego wykorzystano metodę najmniejszych kwadratów. Równanie liniowe określone wzorem y=a + bx.
Wykres 1. Zależność logarytmu naturalnego z prężności pary nasyconej w funkcji odwrotności temperatury wrzenia 1-propanolu.
Sprowadzenie równania Clausiusa-Clapeyrona do postaci liniowej:
Z regresji liniowej otrzymano:
b = -5336,25 K
Sb=64,83 K
a = 21,14 Sa=0,1791
Poszerzone niepewności współczynników a i b obliczono dla n-2 stopni swobody, na poziomie ufności α=0,05:
tα= 2,262
Δa=0,405 Δb=146,645K
Ostatecznie: a=(21,14±0,41)
b=(-5336±147) K
Równanie prostej:
Wiadomo, że -5336= - ΔHpar/R, zatem
ΔHpar = 5336 * 8,314 = 44363,504 ΔHpar = = 44,364 Niepewność entalpii parowania:
Ostatecznie:
Należy także wyznaczyć wielkość temperatury wrzenia pod normalnym…
…. Niewielkie różnice mogą być spowodowane niedokładnymi odczytami ciśnień i temperatur Wyznaczona entropia parowania 1-propanolu nie spełnia reguły Troutona. Wywołane jest to dodatnią asocjacją badanego związku, który tworzy wiązania wodorowe między cząsteczkami w fazie ciekłej. Oddziaływania te znacząco wpływają na swobodę ruchu cząsteczek w ciekłym stanie skupienia. Po przejściu w fazę gazową 1-propanol, nie tworzy wiązań wodorowych i właśnie dlatego zaobserwowano tak dużą wartość entropii parowania.
…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)