液体饱与蒸气压与平均汽化热测定实验装置的改进.pdf

液体饱和蒸气压和平均汽化热测定实验装置的改进 1 2 1 陈丽莉 ，欧阳静 ，唐爱东 1 中南大学化学化工学院，湖南长沙 (410083) 2 中南大学资源生物学院无机材料系，湖南长沙 (410083) E-mail ：fulili@263.net 摘 要：介绍了对原有液体饱和蒸气压测定装置的全新改造设计思路和方案，使用该装置以 静态法测定了水在60~100°C 内不同温度的饱和蒸气压值，并根据测定的数据计算得到了水 在这一温度范围内的平均摩尔汽化热和平均摩尔汽化熵。结果表明：该装置具有测量精度高， 设备运行稳定，实验安全可靠等特点。 关键词：液体饱和蒸气压；测定装置；改造；静态法 中图分类号：O6 1 前言 物理化学实验是培养工科大学生的动手能力和思考能力的重要课程，是化学专业的技 术基础实验。其中液体的饱和蒸气压实验就是一个重要的基础实验，传统的测定液体饱和蒸 气压实验主要有静态法、动态法和气体饱和法三种[1] 。一般的方法都是用静态法，因为相对 于其它方法，这一方法具有操作简便、安全、测量数据误差小等优点。 液体饱和蒸气压和汽化热测定的基本原理和功能是采用静态法测定水在不同压力下的 沸点和饱和蒸气压，利用(Clausius-Clapeyron)方程[2] 的积分式处理数据： p ∆ H θ ⎛1 1 ⎞ ln − vap m ⎜⎜ − ⎟⎟ ( 1) p 0 R ⎝T T0 ⎠ 式中，p 为液体的蒸气压，p0 为大气压力，即测量实验室的室内气压，∆ H θ 为液体在一 vap m 定温度范围内的平均摩尔气化热，R为普适摩尔气体常数，R=8.314 J·mol-1·K-1 ，T为液体的 p 1 沸点，T0为室内温度。将测得的数据以ln 对 作图，根据所得直线的斜率与截距即可计 p 0 T 算实验温度范围内水的平均摩尔汽化热和平均摩尔汽化熵。计算所得值可用于工程和实验过 程的可行性预测，在实际应用中起到指导性作用。这一实验也是科学研究中物性参数的重要 测试途径，如V.Morillon等[3]使用了一种大规模的精密仪器测量了多种溶解有金属盐的水溶 液在-40~10ºC下水的饱和蒸汽压，经过一定的数据处理，取得了较理想的结果，对考查含盐 溶液中水的性质提供了实验支持。空调制冷剂HFC32 、芳香族化合物等的饱和蒸气压的测定 或计算气体的摩尔体积[4,5,6]等，对科学研究和工业应用提供了重要的依据。 对用于学生实验的液体饱和蒸气压实验的装置和设备的设计，及对现有设备的改造等 的研究目前已有报道，如李慎新[7]提出的一种学生实验用液体饱和蒸气压测定装置，采用一 种尖嘴管形套装设施，满足了实验的要求；冯恭权等[8] 以一种已知蒸气压数据的液体作为参 照标准，采用间接比较的方法测定了多种液体的饱和蒸气压值。这种方法的优点是可以消除 两个容器内残留的空气产生的分压，并以压力差间接求提蒸气压值。赵国华[1]等同样采用一 种液体作为参比的方法，以注射法注入被测液体，再在相当的加热条件下读取水银压力计上 的压力值以获得蒸气压值和平均摩尔汽化热。这一方法可以保证系统的密闭性且在测定前无 蒸气分压的存在。张雄等[9]开发了一种简单的测试水的汽化热和饱和蒸气压的装置。赵忠睦 等人[10]利用倾斜放置的沸点计来测量液体的蒸气压，克服了沸腾的液体与温度计不连续接