3. Визначення молярної маси леткої рідини
Між тиском Р, температурою Т та об’ємом V ідеального газу існує залежність:
|
|
(3.1) |
,де n – число молів газу; R – універсальна газова стала. Рівняння стану ідеального газу (рівняння Менделєєва - Клапейрона) (3.1) з деяким наближенням можна використовувати для реальних газів та пари. Якщо відома маса пари g, то
|
|
(3.2) |
,де М – молярна маса речовини. Тоді за рівнянням
|
|
(3.3) |
можна обчислити молярну масу рідини, якщо відому її кількість перевести в пару та виміряти об’єм, тиск та температуру останньої.
Виконання роботи
Мета роботи: визначити молярну масу леткої рідини за рівнянням Менделєєва – Клапейрона.
Колбу 1 для випаровування рідини (рис. 2) з’єднують за допомогою короткої гумової трубки з газовідвідною трубкою 2, занурюють у водяну баню 6, закріплюють у штативі і щільно закривають пробкою. Калібровану трубку 4 (евдіометр) наповнюють до краю водою, закривають скляною пластиною або рукою, перевертають, опускають закритий кінець у воду (у ванну 5), відкривають його і закріплюють вертикально в штативі.
Запалюють газовий пальник. Повітря в колбі починає нагріватися і внаслідок розширення виходити бульбашками з газовідвідної трубки, яка занурена у ванну з водою. Коли вода у водяній бані 6 закипить і бульбашки повітря припинять виділятися, температура приладу буде сталою.
Газовідвідну трубку підводять під евдіометр, відкривають пробку колби 1, швидко вкидають в неї злегка прикриту ампулу 3 з досліджуваною рідиною і знову щільно закривають пробкою. На дні колби повинна бути скляна вата, щоб ампула при падінні не розбила колбу. Рідину в ампулі заздалегідь зважують. У колбі рідина випаровується, її пара витісняє повітря в евдіометр, де визначають його об’єм V. Об’єм витісненого повітря відповідає об’єму, який би займала пара досліджуваної рідини, маючи такі самі температуру та тиск, за яких перебуває повітря в евдіометрі. Коли витіснення повітря припиняється, експеримент закінчують. Після цього обов’язково потрібно погасити газовий пальник та відкрити пробку колби 1, інакше при охолодженні в колбі створиться розрідження і в неї потрапить вода з ванни 5.
Після закінчення експерименту визначають температуру і тиск в лабораторії. Вимірюють також об’єм повітря в евдіометрі (V ) та різницю рівнів води (Н ) в евдіометрі і ванні 5 (рис. 2).
t = 0С; Т = К; Рбар. = мм рт. ст.; V = см3; Н = мм.
Молярну масу рідини розраховують за рівнянням Менделєєва - Клапейрона:
|
|
(3.4) |
,
де g
– маса рідини, г; R
– універсальна газова стала (якщо тиск
виражати в мм рт. ст., а об’єм - в см3,
то
);Т
– температура повітря в евдіометрі,
яку приймають рівною кімнатній
температурі, К; Ревд.
– тиск повітря в евдіометрі, який
розраховують за рівнянням:
|
|
(3.5) |
,де Рбар. – барометричний (атмосферний) тиск, мм рт. ст.; Н – різниця рівнів води в евдіометрі і у ванні 5, мм; В – тиск насиченої водяної пари при температурі досліду, мм рт. ст.
Таблиця 3.1 - Тиск насиченої водяної пари при різних температурах.
|
t, 0С |
15 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
|
В, мм рт. ст. |
12,8 |
15,5 |
16,5 |
17,5 |
18,7 |
19,8 |
21,1 |
22,4 |
23,7 |
Розраховану молярну масу рідини порівнюють з теоретичним значенням та визначають відносну похибку.
ЛІТЕРАТУРА: 1, с. 16.