Контрольные вопросы

1. Какие растворы подчиняются законам Коновалова?

2. Какие растворы являются азеотропными?

3. Исследуйте диаграмму равновесия жидкость – пар и дайте характеристику каждой области диаграммы.

4. Какой из двух законов Коновалова справедлив для изучаемой нами системы?

Давление насыщенного пара жидкостей Теоретическое введение

При кипении жидкости происходит ее испарение. При этом поглощаемая теплота расходуется на преодоление сил взаимодействия между молекулами в жидкости. Связь между теплотой испарения жидкости, температурой и давлением насыщенного пара выражается уравнением Клаузиуса-Клапейрона в дифференциальной форме:

где Р – давление насыщенного пара, Т – термодинамическая температура; − мольная теплота испарения; R – универсальная газовая постоянная.

Интегральная форма уравнения Клаузиуса-Клапейрона будет:

, (21)

где В – постоянная интегрирования.

У равнение (21) является уравнением прямой линии. Имея ряд экспериментальных значений зависимости давления насыщенного пара жидкости от температуры, можно построить график в координатах lnР = f(1/Т). Соответствующий график показан на рис. 7.

По тангенсу угла наклона прямой находят мольную теплоту испарения жидкости:

;

Постоянная интегрирования имеет простой физический смысл. Если взять Т=Т_кип и Р = 1 атм, то = const ∙ R = = . Таким образом, и уравнение (21) приобретает вид

. (22)

Зная мольную теплоту испарения жидкости, находят ее удельную теплоту испарения:

, (23)

где l_исп – удельная теплота испарения; М – молярная масса жидкости.

Отношение теплоты к температуре в изотермическом процессе равно изменению энтропии. Следовательно, изменение энтропии при испарении жидкости

, (24)

где − изменение энтропии при испарении 1 моля жидкости; К – постоянная Труттона; − температура кипения жидкости при нормальном давлении.

По значению удельной теплоты испарения жидкости можно найти еще одну величину – эбуллиоскопическую константу:

. (25)

Работа 1

определение давления насыщенного пара

индивидуальной жидкости

Цель работы: ознакомление с методикой определения давления насыщенного пара жидкости и расчет некоторых термодинамических величин.

Теоретические основы работы

(см. теоретическое введение)

Эксперимент выполняется на установке, схема которой показана на рис. 8.

П риборы и материалы: колба с исследуемой жидкостью, вакуумметр, электронагреватель с водяной баней, водоструйный насос.

Порядок выполнения работы

1. Поместить колбу с исследуемой жидкостью на водяную баню так, чтобы уровень водяной бани был выше уровня исследуемой жидкости в колбе.

2. Открыть кран 1, при закрытом кране 2 и водоструйным насосом 3 создать в системе разряжение до отметки на вакуумметре 75 − 80, что соответствует 0,25 − 0,20 атм. Если установка герметична, то стрелка вакуумметра должна держаться на постоянном уровне. В противном случае надо найти место подсоса и добиться герметичности (смазать шлифы, проверить все соединения в установке).

3. Осторожно пустить воду в холодильник от водопроводного крана 4. Включить электронагреватель и следить за жидкостью в колбе. Когда начнется интенсивное кипение жидкости, записать ее температуру кипения и показания вакуумметра Р_В.

4. Осторожно открыть кран 2, соединяющий прибор с атмосферой, чтобы давление увеличилось приблизительно на 0,1 атм, и аналогично измерить температуру кипения при новом давлении.

Таким образом, давление доводят до атмосферного, сделав 10 – 12 отсчетов.

5. Результаты опытов занести в табл. 9 и показать преподавателю.

Таблица 9

Опыт	t, 0С	Т, К	1/Т	Показания вакуумметра РВ	Давление в колбе РК = (1-РВ), атм.	lnРК
1 2 3 . . . и т.д.

6. На миллиметровой бумаге построить график, отложив на оси ординат lnР, а на оси абсцисс – 1/Т. По уравнениям (21 – 24) рассчитать молярную и удельную теплоту испарения жидкости, постоянную Труттона и эбуллиоскопическую константу для изученной жидкости.