一、實驗目的
(1) 學習靜態法測定**飽和蒸氣壓的原理。
(2) 掌握數字低真空測壓儀、真空泵和恒溫槽的使用方法,測定乙醇的飽和蒸氣壓。
(3) 明確純**飽和蒸氣壓的定義和氣液兩相平衡的概念,深入了解純**飽和蒸氣壓和溫度的關係——克勞修斯克拉貝龍方程式。
二、實驗原理
一定溫度下,在密閉容器中,當**分子從表麵逃逸的速度與蒸氣分子向液麵凝聚的速度相等時,體係達到動態平衡,此時液麵上的蒸氣壓力稱為**在該溫度時的飽和蒸氣壓,(簡稱為蒸氣壓)。**的飽和蒸氣壓與**種類及溫度有關。溫度升高,分子運動加劇,因而單位時間內從液麵溢出的分子數增多,蒸氣壓增大。反之,溫度降低時,則蒸氣壓減小。
**的飽和蒸氣壓與溫度的關係可用克勞修斯克拉貝龍(ClausiusClapeyron)方程式表示:
dlnpdT=ΔvapHmRT2(1)
式中:p為**在溫度T時的飽和蒸氣壓(Pa);R為摩爾氣體常數(J·mol-1·K-1);T為熱力學度(K);ΔvapHm為在溫度T時純**的摩爾汽化熱(J·mol-1),即蒸發1mol**所吸收的熱量,在溫度變化區間不大時,ΔvapHm可以近似作為常數,將(1)式積分得:
lgp=-ΔvapHm2.303R·1T+C(2)
其中C為積分常數,與壓力p的單位有關。由(2)式可以看出,在一定溫度範圍內,測定不同溫度下的飽和蒸氣壓,以lnp對1/T作圖為一直線,直線的斜率為-ΔvapHmR,由斜率可求算**的ΔvapHm。
當**的飽和蒸氣壓等於外界壓力時,**沸騰,此時的溫度即為該**的沸點。當外壓為1atm(101325Pa)時,**的沸點稱為正常沸點。
飽和蒸氣壓是**最基本的物性參數之一,是化工、生產、科研、設計過程中的重要基礎數據,所以掌握通常測量飽和蒸氣壓的方法具有很大的實際意義。