发布时间 : 星期日 文章纯液体饱和蒸汽压的测定 - 静态法（华南师范大学物化实验）范文更新完毕开始阅读
华南师范大学实验报告
纯液体饱和蒸汽压的测定——静态法
一、实验目的
（1）理解克劳修斯-克拉贝龙方程，掌握饱和蒸汽压的概念，清楚纯液体饱和蒸汽压与温度的关系。
（2）学会用静态法测定纯液体饱和蒸汽压，掌握其原理和方法，并懂得用图解法求纯液体的平均摩尔汽化热和正常沸点。 （3）学会使用数字式真空测定仪和气压计。
二、实验原理
2.1饱和蒸汽压与温度的关系
纯液体的饱和蒸汽压指的是在一定的温度条件下，纯液体与其自身的蒸汽达到平衡时的蒸汽压力。我们将蒸汽看做理想气体，则可用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示饱和蒸汽压与温度的关系：
①式中，T为热力学温度，单位为K；p为纯液体在温度T时的饱和蒸汽压，单位为Pa；ΔvapHm为纯液体在温度T时的摩尔汽化热，单位为J/mol；R为摩尔气体常数，其值为8.314J/(mol·K)。
在40℃~70℃范围内，我们可以把ΔvapHm看做常数，将①式积分可得
用lnp对1/T作图，得到一条直线，斜率为
则可得 ΔvapHm= -Rm ④ 因此当测得一组不同温度下纯液体的饱和蒸汽压值时，可求得该温度范围内该纯液体的平均摩尔汽化热ΔvapHm。 2.2正常沸点
当液体的饱和蒸汽压等于外界压力时，液体沸腾，此时的温度即为该液体的沸点。当外压为1atm（Pa）时，液体的沸点称为正常沸点。 2.3静态法测定纯水的饱和蒸汽压原理
如图1的实验装置图所示所示，等压计由三个相连的玻璃管A、B、C组成，A中贮存的是本次实验的待测液体纯水，B管和C管则用U形管连通。B、C管内也装有纯水。测量时，当Ｕ形管两边的液面在同一水平面时，表示U形管两
边上方的气体压力相等。A管中纯水的饱和蒸汽压即等于C管上面所加的外压，此时要迅速记录下温度和压力。
图1.液体饱和蒸汽压测定装置图
在测量前，我们在大气压条件下对仪器实施了置零操作，在测量时测压仪所显示的示数为相对大气压的差值。因此，我们要用大气压值加上测压仪的示数，才可以得到对应温度下的实际饱和蒸汽压值。
三、仪器与试剂
3.1实验仪器
液体蒸汽压测定装置 1套 真空泵 1台 100℃水银玻璃温度计 1根 3.2实验试剂
纯水
四、实验步骤
4.1读取大气压和室温
在实验前记录实验室的室温与大气压，完成实验后再读一次大气压，并做好记录。 4.2装置仪器
卸下等压计，倒入少量纯水，并使睡由管C流经U形管。管B、最后到达管A。不断调整，知道管A中装入2/3体积的纯水为止。接着把等压计竖直，想管C倒入纯水，使U形管两边水面向平。把等压计安装好，检查所有接口处要严密不漏气，启动精密数字式压力计，以mmHg作为测量单位，在大气压力下重置仪器的零点。
4.3检漏
关闭直通活塞，隔绝大气，启动真空泵，慢慢旋转三通活塞使系统与真空泵连通。抽气减压至压力计示数为-400mmHg时，关闭三通活塞，使系统与真空泵、大气均不连通。此时观察压力计示数，若压力机在3-5分钟内维持不变，则系统的气密性良好。若示数变化，则说明系统漏气，要找出漏气原因，排除故障。 4.4排空气
打开直通活塞，连通大气，关闭三通活塞，接通回流水，并开始水浴加热和搅拌。设置水浴温度升为40℃，达到既定温度后，慢慢打开三通活塞，使测压仪示数为-720mmHg左右。此时A、B管内的空气会随着气泡逸出。持续3—5分钟后可认为排气完全，随即关闭三通活塞。 4.5不同温度下纯水饱和蒸汽压的测定
排气操作后，由于管A内的蒸汽经B、C逸出，导致U形管的水面左边高右边低。旋转直通活塞，调节液面相平，迅速记下此时的压力和温度。
设置水浴温度为45℃，达到既定温度后，调节U形管页面。液面相平时迅速记录温度和压力。
重复上述操作，每隔5℃测量一组数据，直至水温升至70℃。最后打开直通活塞，关闭三通活塞，整理实验仪器，关闭会流水、真空泵和电源。
五、实验数据及数据处理
5.1压力校正
大气压的温度影响校正公式为
物理量 p
气压计读
物理意义
数
实验前为102.44KPa 实验后102.32KPa
表1.相关参数说明
t α β
水银柱在
黄铜的
0~35℃间
室温 线膨胀系
的
数
膨胀系数 20.09℃
0.
0.
p0 p大，较
读数校正经温度校到0℃时正后的大的气压值 气压值 实验前为
102.10KPa
数值
实验后
101.99KPa
102.05KPa
5.2不同温度下纯水饱和蒸汽压记录 次序
温度t/℃
表2.不同温度下纯水饱和蒸汽压值
测压仪测压仪蒸汽压
温度T/K 1/T / K-1
p/Pa 示数示数/Pa
lnp
313.15 1 40.00
318.15 2 45.00
323.14 3 49.99
328.15 4 55.00
333.13 5 59.98
338.15 6 65.00
343.13 7 69.98
（1mmHg=133.322Pa）
0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.
/mmHg -705.4 -689.0 -668.8 -643.7 -612.5 -574.3 -528.1
-94045.3 -91858.9 -89165.8 -85819.4 -81659.7 -76566.8 -70407.3 8004.661 8.988 10191.14 9.229 12884.25 9.464 16230.63 9.695 20390.28 9.923 25483.18 10.146 31642.65 10.362
5.3作lnp-1/T图，求纯水的正常沸点
标准压力下，纯水的饱和蒸汽压等于标准压力，p=p饱和=101.325KPa，根据直线方程，求得T=373.58K。即纯水的正常沸点T正常=373.58K 5.4求平均摩尔汽化热ΔvapHm
根据图2.所得的lnp-1/T曲线图，直线的斜率m=-4.9264，根据式③
θ
求得纯水在实验温度区内的平均摩尔汽化热Δ5.5误差分析
实验所得纯水的正常沸点为T正常=373.58K，与文献值T=373.15K相比，相对误差为0.12%。
实验求得纯水在实验温度区内的平均摩尔汽化热ΔvapHm=40.96KJ/mol，与文献值40.63KJ/mol相比，相对误差为0.81%。
从以上数据来看，本次实验所得的数据准确度较高。本实验的误差来源很多，包括测压仪和水浴装置的精密度、系统气密性、当地大气压、判断液面是否相平的标准、液面
vapHm=40.96KJ/mol
相平时温度和压力数据的采集情况等。为了尽可能地减少误差，首先我们采用了精密数字压力计和数字式温度计，使用精密度较高的仪器，以及用读数显示输出