液体饱和蒸气压的测定
【实验目的】实验目的
1.加深理解饱和蒸气压、活度和渗透系数等概念。
2.学习测定液体饱和蒸气压的方法,了解蒸气压数据的应用。
3.理解蒸气压降低、沸点升高等溶液性质及稀溶液的依数性。
4.熟悉温度计的露茎校正方法。
5.了解数字式真空测压仪,熟悉福廷式气压计的使用及校正方法,初步掌握真空实验
技术。
【实验原理】
在某一温度下,封闭系统中的液体,有动能较大的分子从液相跑到气相,也有动能较小
的分子由气相回到液相,当二者的速率相等时,就达到了动态平衡。此时,气相中的蒸气密
度不再改变,因而具有一定的饱和蒸气压。当液体饱和蒸气压与液体上方压力相等时,液体
就会沸腾,此时温度就是沸点。
纯液体和定组成溶液的饱和蒸气压是温度的单值函数(如单组分处于气液平衡状态时,
由相律计算自由度f?1?2?2?1),蒸气压p随温度T的变化可用Clausius-Clapeyron方
程表示
dlnp?H
?vapm(1)
dTRT2
式中?H是液体的摩尔气化焓,R是摩尔气体常数。假定?H与温度无关,积分式
vapmvapm
(1),有
??H(2)
lnp?vapm?C
RT
C为积分常数,与压力p的单位选择有关。若以lnp对1/T作图得一直线,由直线的斜率可
求出该液体的摩尔气化焓,实现由易测量数据(蒸气压)求算难测量数据(蒸发焓和蒸发熵,
一般需采用复杂的量热学方法测定)的目的,这正是热力学原理起作用的重要方面。
相平衡计算和工业应用中常用Antoine方程描述饱和蒸气压与温度的关系
lnp?A?B(3)
T?C
A,B,C为Antoine常数。此时可以估算不同温度时的摩尔气化焓和气化熵
BRT2
?H?
vapm(T?C)2(4)
(5)
?HBRT
?S?vapm?本实验分别用等压计法(静态)
vapmT(T?C)2
和沸点法(动态)测定纯水在不同温
度下的饱和蒸气压。
本实验同时提供测定液体蒸气压的静态法和动态法装置。静态法(等压计法)直接测
定待测液体在指定温度时的蒸气压,即固定T测定p得到蒸气压方程p?f(T)。动态法(沸
点计法)是测定待测液在指定压力下的沸点,即固定p测定T得到蒸气压方程p?f(T)。
静态法测定液体蒸气压所用等压计如图1,装置流程示于图2。图2中,恒温槽和等压计部
分改为如图3所示的沸点计即为动态法实验装置。
图1等压计图2等压计法实验装置流程示意
1-平衡柱;2-储液球;3-试样1-接真空泵;2