ЛР_2_Зыбина Д.А._3-2Д11
.docxМИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИШПР |
(наименование отделения / школы) |
Химическая технология |
(направление / специальность) |
ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ ПАРООБРАЗОВАНИЯ ЛЕГКОЛЕТУЧЕЙ ЖИДКОСТИ |
(номер / название лабораторной работы) |
Вариант: |
|
(номер вашего варианта) |
|
Дисциплина: |
Физическая химия |
|
(наименование дисциплины) |
Студент: |
3-2Д11 |
Зыбина Д.А. |
|
|
(номер группы) |
(фамилия, инициалы) |
(дата сдачи) |
Руководитель: |
|
Пикула Н.П. |
|
|
(должность, уч. степень, звание) |
(фамилия, инициалы) |
|
Томск – |
2024 |
(город, год) |
|
Цель работы
Формирование способности исследовать физико-химические свойства веществ, использовать основные законы химической термодинамики для расчета тепловых эффектов фазовых переходов в однокомпонентных системах. Задачи:
|
Теоретическая часть
Теплота парообразования – это
количество теплоты, которое необходимо сообщить веществу при постоянных давлении и температуре, чтобы перевести его из жидкого состояния в газообразное (в равновесный с жидкостью пар) |
Правило фаз Гиббса –
Число степеней свободы равновесной термодинамической системы С равно числу независимых компонентов системы К минус число фаз Ф плюс число внешних факторов, влияющих на равновесие. |
Математическое выражение правила фаз Гиббса для системы, на равновесие которой влияют только температура и давление:
Диаграмма состояния однокомпонентной системы |
Значение полей |
|||
Поле I |
Тведая фаза |
|||
Поле II |
Жидкая фаза |
|||
Поле III |
Газообразная фаза |
|||
Значение линий |
||||
Линия АО |
кривая давления насыщенного пара над жидкостью |
|||
Линия ОС |
зависимость температуры плавления льда от давления |
|||
Линия ОВ |
зависимость давления насыщенного пара надо льдом от температуры |
|||
Точка О |
Кривая равновесия 3х фаз |
|||
В точке О число степеней свободы будет равно |
0 |
|||
Уравнение Клапейрона – Клаузиуса для описания любых равновесных процессов запишется в виде:
|
Уравнение Клапейрона – Клаузиуса для процессов испарения и возгонки запишется в виде:
|
Линейная зависимость ln p от 1000/Т имеет вид:
Теплоту парообразования графическим способом можно вычислить по уравнению:
|
Теплоту парообразования аналитическим способом можно вычислить по уравнению:
|
Экспериментальная часть
Исследуемая легколетучая жидкость
Изо-пропанол |
Экспериментальные данные и результаты их обработки
№ п/п |
t, ºC |
T, K |
|
|
p |
pc |
In p |
In pc |
|
1 |
37 |
310 |
0.9 |
0.1 |
76 |
7.6 |
4.33 |
2.02 |
3.22 |
2 |
50 |
323 |
0.8 |
0.2 |
152 |
30.4 |
5.02 |
3.41 |
3.09 |
3 |
57 |
330 |
0.7 |
0.3 |
228 |
68.4 |
5.42 |
4.22 |
3.03 |
4 |
62 |
335 |
0.6 |
0.4 |
304 |
121.6 |
5.71 |
4.80 |
2.98 |
5 |
66 |
339 |
0.5 |
0.5 |
380 |
190 |
5.94 |
5.24 |
2.94 |
6 |
70 |
343 |
0.4 |
0.6 |
456 |
273.6 |
6.12 |
5.61 |
2.91 |
7 |
73 |
346 |
0.3 |
0.7 |
532 |
372.4 |
6.27 |
5.91 |
2.89 |
8 |
75 |
348 |
0.2 |
0.8 |
608 |
486.4 |
6.41 |
6.18 |
2.87 |
9 |
78 |
351 |
0.1 |
0.9 |
684 |
615.6 |
6.52 |
6.42 |
2.84 |
10 |
82 |
355 |
0 |
1 |
760 |
760 |
6.63 |
6.63 |
2.81 |
Давление насыщенного пара исследуемой
жидкости рассчитывается по формуле
.
|
|
||
Рис. 1. Зависимость давления паров |
Изо-пропанола |
от температуры |
(кривая испарения) |
||
|
Рис. 2. Зависимость In p= f(1000/T)
1. Расчет теплоты парообразования графическим способом
tg α = |
1.5/0.26=5.76 |
|
1000*8,13*5,76=46828 Дж = 46,83 кДж |
2. Расчет теплоты парообразования аналитическим способом
|
51090 Дж = 51,09 кДж |
|
48574 Дж = 48,57 кДж |
|
45363 Дж = 45,36 кДж |
|
48,34 кДж |
3. Расчет теплоты парообразования по стандартным теплотам образования веществ
Термодинамические свойства веществ
№ п/п |
Вещество |
кДж/моль |
Дж/(К·моль) |
Температура кипения, ºС |
1 |
С3Н8О (ж) |
–318,70 |
180,00 |
82,4 |
2 |
С3Н8О (г) |
–272,59 |
309,91 |
|
Тепловой эффект процесса испарения рассчитывается по уравнению
|
(-272,56 )– (-318,70) =46,11 кДж |
Рассчитанные значения теплоты парообразования различными способами
|
|
|
46,11 |
46,83 |
48,34 |
4. Расчет погрешности определения теплоты парообразования графическим способом
|
(|46,11-46,83|/46,11)*100%=1,56 % |
5. Расчет погрешности определения теплоты парообразования аналитическим способом
|
46,11-48,34|/46,11)*100%=4,8% |
Более точным оказался
Графический |
способ расчета, так как
Погрешность данного метода составляет меньше, чем у аналитического (1,56%) |
Вывод
В ходе данной работы мы анализировали данные изо-пропанола , используя основные законы химической термодинамики(такие как правило фаз Гиббса и уравнение Клапейрона-Клаузиуса) для расчета тепловых эффектов фазовых переходов в однокомпонентных системах. Вычислили теплоту парообразования изо-пропанола на основании опытных данных графическим( 46,83кДж) и аналитическим способом(= 48,34 кДж). Также, мы сравнили методы. Для этого нам предстояло посчитать погрешность аналитического и графического методов. Полученные данные показали, что более точным оказался графический способ расчета, т.к его погрешность составила 1,56%, а у аналитического способа погрешность определения составила 4,8%. |
