Определение температур кипения жидкости при различных давлениях

Определение температур кипения жидкости
при различных давлениях
Цель работы: Изучение зависимости давления насыщенного пара индивидуальных жидкостей от температуры; определение теплоты испарения; оценка полярности исследуемой жидкости.

Метод основан на определении температур кипения при различных давлениях. Кипение происходит при той температуре, при которой давление насыщенного пара равняется внешнему давлению. Измерение температур кипения при разных давлениях дает зависимость давления насыщенного пара от температуры.

Рис. 3. Схема установки для определения давления
насыщенного пара над жидкостью

В стеклянный сосуд 2 через боковое отверстие, предназначенное для подключения обратного холодильника, залить исследуемую жидкость таким образом, чтобы ртутный резервуар термометра едва касался поверхности жидкости. Для устранения местных перегревов и облегчения образования парообразной фазы в жидкость предварительно помещают несколько кусочков неглазурованного фарфора.

ВНИМАНИЕ. Пробку с термометром 3 из сосуда не вынимать.
Затем сосуд закрепляют в штативе, подключают обратный водяной холодильник 4 и подают в него воду, для предупреждения конденсации паров на стенках соединительных трубок и возвращения их в сосуд 2. Открывают кран 5 и при помощи насоса Комовского создают максимальное разряжение, заданное преподавателем. Понижение давления в системе измеряют по вакууметру 6. Цена деления прибора равна Р_бар/100 [мм.рт.ст.](1 мм.рт.ст.= 133,322 Па). Склянка 7 представляет собой добавочную емкость, позволяющую регулировать наполнение системы воздухом через кран 5. Проверяют герметичность системы. Система считается герметичной, если за 10-15 мин. давление при закрытом кране 5 повысится не более, чем на 1-2 мм.рт.ст. Включают нагреватель 1 и устанавливают сосуд с исследуемой жидкостью над поверхностью нагревателя. Дождавшись равномерного кипения жидкости и прекращения подъема температуры, отмечают температуру кипения и показания вакууметра. Кипение жидкости должно быть спокойным. В случае слишком бурного кипения необходимо уменьшить интенсивность нагревания.
Переход к следующему состоянию равновесия жидкость-пар осуществляется повышением в системе внешнего давления. Для этого с помощью крана 5 впускают такое количество воздуха, чтобы давление повысилось на 15-20 мм.рт.ст. Кипение в этот момент прекратится, и начнется подъем температуры. Вслед за этим будет увеличиваться давление пара, пока не сравняется с внешним давлением. Жидкость вновь закипает. Проводят вторичное измерение температуры и давления. И так, переходя от одного состояния системы к другому, проводят последовательные измерения давления и температуры кипения (10-12 раз) до тех пор, пока давление в системе не станет равным атмосферному. Вакууметр 6 показывает насколько ниже давление в системе по сравнению с атмосферным. Следовательно, давление, при котором жидкость закипает - Р равно разности между барометрическим (атмосферным) давлением Р_бар и разряжением в системе ΔР, определяемое с помощью вакууметра: