Căldura de vaporizare - regula lui Trouton

CALDURA DE VAPORIZARE - REGULA LUI TROUTON

PRINCIPIUL LUCRARII

Caldura latenta specifica de vaporizare a unui lichid este cantitatea de caldura necesara pentru a trece unitatea de masa din substanta respectiva din stare lichida în stare gazoasa la temperatura si presiune constanta. Aceasta marime se determina de obicei la punctul de fierbere si la presiunea atmosferica.

Caldura latenta de vaporizare poate fi determinata direct printr-o metoda calorimetrica. Metodele calorimetrice de precizie sunt complicate. Calorimetrul poate fi însa modificat astfel încât executarea lucrarii poate fi accesibila si suficient de precisa. Pentru determinarea caldurii latente de vaporizare lichidul este introdus într-un vas izolat termic si evaporat, consumând o cantitate masurata de energie electrica. Vaporii rezultati sunt condensati si masurati direct.

Din valoarea caldurii latente de vaporizare se pot calcula anumite marimi fizico-chimice caracteristice lichidului. Astfel, constanta ebulioscopica a lichidului (ridicarea punctului de fierbere provocata de dizolvarea unei molecule-gram de substanta în 1000 g dizolvant) se calculeaza cu relatia:

unde: Ke - constanta ebulioscopica;

T - temperatura de fierbere (°K)

lv - caldura latenta de vaporizare.

Pentru calcularea caldurii molare de vaporizare, ”VH, a diferitelor lichide, la temperatura de fierbere si la presiunea atmosferica se foloseste directa proportionalitate a acesteia cu temperatura de fierbere, exprimata în grade absolute, Tf. Aceasta regula a fost stabilita de Trouton:

Coeficientul de proportionalitate este aproximativ egal cu 21,5 pentru majoritatea lichidelor si se numeste constanta lui Trouton. La substante cu punctul de fierbere foarte mic constanta are valori mici, iar la substante cu punct de fierbere ridicat, are valori mari. Regula se verifica destul de bine pentru lichide cu punct de fierbere cuprins între 0 - 200° C. Însa si în cazul acestor lichide exista abateri individuale din care se pot trage concluzii asupra starii moleculare a substantelor. Daca substanta este asociata atît în stare lichida cât si în stare de vapori, se obtin valori mai mici pentru constanta lui Trouton deoarece caldura molara de vaporizare calculata pe baza greutatii molare simple este prea mica (ex. acidul formic 14,8, acidul acetic 14,9). Dimpotriva, daca substanta este asociata numai în faza lichida atunci caldura de vaporizare va contine si energia necesara pentru desfacerea moleculelor asociate, si valoarea ei, deci si a constantei lui Trouron va fi mai mare (ex amoniac 23,4, apa 26, alcool 27,2).

APARATURA

Instalatia este formata dintr-un vas izolat termic, de 800 cm3, etansat cu ajutorul unui capac de ebonita prevazut cu un filet, prin care trec încalzitorul de 30-50 W si termometrul. Acest vas este legat la un refrigerent. Mai sunt necesare un cronometru, o sursa de curent continuu, voltmetru, ampermetru, un cilindru gradat 500 mL si un cilindru gradat 25 mL.

MOD DE LUCRU

Se umple vasul izolat termic cu circa 2/3 apa (500 mL apa, dupa golirea vasului prin sifonare). Se porneste distilarea uniform. Dupa ce s-au strâns circa 10 mL de distilat si s-a atins echilibrul termic si se începe colectarea distilatului. În acelasi moment se porneste cronometrul. Se înregistreza din minut în minut temperatura, tensiunea si curentul. Când s-au colectat cca. 20 mL de distilat se opreste cronometrul. Se repeta procedura cu a doua proba. Se recomanda folosirea urmatoarelor valori pentru intensitate: 1,6 A; 1,8 A; 2,0 A.

Atentie:

– a nu se depasi valoarea intensitatii de 2,5 A;

- instalatia trebuie golita dupa terminarea experimentului.

REZULTATE

1. Se calculeaza caldura latenta specifica de vaporizare (lv ) pentru fiecare proba:

cal/g unde: U = tensiunea electrica (V)

I = intensitatea curentului electric (A)

t = timp (s)

g = masa (g)

2. Cu media celor doua valori se va calcula Ke (constanta ebulioscopica).

3. Se calculeaza constanta lui Trouton. Se observa daca poate fi vorba de o asociere