Определение зависимости давления насыщенного пара от температуры и расчёт теплоты парообразования

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК

КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ

­­­­­

Лабораторная работа Ф-1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ДАВЛЕНИЯ НАСЫЩЕННОГО ПАРА ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И РАСЧЁТ ТЕПЛОТЫ ПАРООБРАЗОВАНИЯ.

Студент:

Чубаров А.С.

Шевелёв Г.Ю.

Преподаватель:

к.х.н. Рогов В.А.

НОВОСИБИРСК 2008 г.

Цель работы: определение температуры кипения, энтальпии и энтропии парообразования бутанола-1.

Экспериментальные данные:

Отсчет по манометру		P атм	Т кип, °С	∆h = (hлев + hправ) /2	P = Pатм - ∆h, мм рт. ст.	Ln P	T, K	10^3/T
hлев	h прав
490	410	758	86,80	450	308	5,7301	359,80	2,779322
440	418		90,80	429	329	5,796058	363,80	2,748763
405	378		95,10	391,5	366,5	5,903999	368,10	2,716653
340	322		99,00	331	427	6,056784	372,00	2,688172
278	256		102,90	267	491	6,196444	375,90	2,660282
238	226		104,20	232	526	6,265301	377,20	2,651113
182	178		106,50	180	578	6,359574	379,50	2,635046
141	140		108,50	140,5	617,5	6,425679	381,50	2,621232
88	94		110,05	91	667	6,50279	383,05	2,610625
34	46		113,05	40	718	6,57647	386,05	2,590338
6	8		115,10	7	751	6,621406	388,10	2,576656

Провели серию измерений температур кипения бутанола-1 при разных давлениях в системе. Данные приведены в таблице 1. Исходя из экспериментальных данных построили график зависимости температур кипения от давлений в координатах Y = ln(P), X = (10^3/T):

Из графика рассчитали нормальную температуру кипения (при давлении 760 мм рт. ст.), теплоту испарения, а так же нормальную энтропию испарения.

Расчет нормальной температуры кипения t

По графику определили, что температура кипения равна115,46 ⁰С, или 388,61 К

Расчет теплоты испарения

LnP/P₀ = - 1/R*(1/T – 1/T₀)∆H, где P = 751 мм. рт ст., T = 388,25 K

Po=760 мм. тр. ст., То=388,61 К.

∆H_эксп=42 ± 3 КДж/моль

Расчет энтропии испарения

LnP/P₀ = - 1/R*(1/T – 1/T₀)∆H = -∆H/RT + ∆S⁰/R

T = 388,61 К, ∆H = 41489 Дж/моль, Р = 751 мм.рт.ст., P₀ = 760 мм.рт.ст.

∆S_эксп = 106 ± 3 Дж/моль*К

∆U = ∆H - R∆T = 41,1 КДж/моль

ɛ = 2∆U/Z = ∆U/5 = 8,22 КДж/моль

Теоретический расчеты:

Справочные данные:

Вещество	ΔrHº298 (кДж/моль)	ΔrSº298 (Дж/мольּК)	Cp = a + bּT +c*T2
			A	bּ103	cּ106
Бутанол (ж)	-325,56	225,73	183,26	-	-
Бутанол (г)	-274.43	363,17	14,68	358,10	-129,00

Температура кипения бутанола t_кип =117,5 ⁰С, или 390,65 К

∆H⁰_исп = ∆H⁰₂₉₈ + ∆a*∆Т + ∆b*∆(T^2)/2 + ∆c*∆(T^3)/3 = 45510 Дж/моль = 45,5 КДж/моль

∆S⁰_исп = ∆S⁰₂₉₈ + ∆a*Ln(T/298) + ∆b*∆T + ∆c*∆(T^2)/2 = 120,865 Дж/моль*K

Выводы

В работе были определены температура кипения, энтальпия и энтропия парообразования бутанола-1. Экспериментальные результаты имеют некоторые отличия от теоретических вычислений.