Determinarea Presiunii de Vapori și A Căldurii de Vaporizare

DETERMINAREA PRESIUNII DE VAPORI SI A CALDURII DE VAPORIZARE

Potrivit legii fazelor v = c - f + 2, unde v - numarul de grade de libertate, c - numarul de componenti si f - numarul de faze. În cazul unui sistem cu un singur component, numarul de variabile care trebuie cunoscute pentru definirea sistemului este: v = 3 - f. În consecinta, în cazul echilibrului de vaporizare sistemul fiind monovariant, cunoasterea fie a presiunii, fie a temperaturii este suficienta pentru ca sistemul sa fie determinat, sau, unei anumite temperaturi îi corespunde o singura valoare a presiunii de vapori. În diagrama de stare a substantei, curba de vaporizare începe de la punctul triplu si se termina la punctul critic. Ecuatia diferentiala a acestei curbe este exprimata de ecuatia Clapeyron.

(1)

în care DVH este entalpia de vaporizare la temperatura T si DV - variatia de volum a sistemului în cazul transformarii considerate:

DV = Vg - Vl, unde: Vg - volumul molar al fazei gazoase, Vl - volumul molar al fazei lichide.

Într-un domeniu de temperaturi destul de îndepartat de temperatura critica unde Vg >> Vl si vaporii au comportare ideala.

DV = Vg =

Cu aceasta modificare pentru un mol de substanta ecuatia (1) ia forma:

(2)

cunoscuta sub numele de formula Clausius-Clapeyron.

Pentru intervale mici de temperatura în care DVH poate fi considerat practic constant, se obtine prin integrarea ecuatiei (2) o expresie de tipul:

ln P = +B; A =

Folosind forma integrata a ecuatiei Clausius - Clapeyron este posibil calculul entalpia de vaporizare daca se cunoaste dependenta presiunii de vapori de temperatura.

PRINCIPIUL METODEI

Principiul metodei Ramsay-Young pentru determinarea presiunii de vapori este urmatorul: se mentine constanta o anumita presiune si se determina temperatura la care fierbe lichidul, sub presiunea stabilita. Aparatul folosit este alcatuit dintr-un balon de distilare prevazut cu un termometru, un refrigerent pentru condensarea vaporilor, un vas tampon având volumul de câteva ori mai mare decât volumul balonului de distilare, un manometru diferentiar deschis la atmosfera si o pompa de vid. Balonul de distilare se încalzeste lent, potrivit lichidului studiat. Pentru înregistrarea corecta a temperaturilor, rezervorul termometrului trebuie sa fie continuu umezit, de aceea se înfasoara cu vata si se aseaza exact sub gâtul refrigerentului.

MOD DE LUCRU

Se umple balonul de distilare cu lichidul studiat si dupa ce s-a verificat etanseitatea tuturor legaturilor deschizând robinetul ce face legatura cu pompa de vid, se face vid în aparat. Când s-a ajuns la valoarea dorita a presiunii, se închide robinetul, se încalzeste (daca este nevoie) baia de apa si se citeste temperatura pâna când aceasta se mentine constanta. Se noteaza presiunea corespunzatoare P. Valoarea acestei presiuni este:

P = Pa - Dl

unde Pa - presiunea atmosferica si Dl diferenta de nivel a mercurului din cele doua ramuri ale manometrului diferential.

Dupa efectuarea primei determinari se face legatura cu pompa de vid si deschizând usor robinetul, se introduce aer în aparat, modificând astfel presiunea în sistem. Se încalzeste mai departe baia urmarindu-se temperatura indicata de termometru, pâna când aceasta devine constanta. Se noteaza temperatura si presiunea corespunzatoare. Pentru urmatoarele determinari se procedeaza absolut analog, marind mereu presiunea în sistem pâna când aceasta devine egala cu presiunea atmosferica.

REZULTATE

1. Se alcatuieste urmatorul tabel:

nr. crt. t, °C 1/T, K-1 l1,

(înaltime) l2

(înaltime) l = l2 - l1, mmHg P = Pa - l

mm Hg ln P

2. Se traseaza curba experimentala P - t.

3. Se traseaza curba presiunii de vapori în functie de inversul temperaturii: ln P - 1/T.

4. Se calculeaza DVH din panta dreptei obtinuta la punctul 3.

5. Se calculeaza DVH prin metoda analitica: