1

  UNIWERSYTET  ŚLĄSKI   W  KYTOWICYCH 

     I PRACOWNIA  FIZYCZNA 

Ć W I C Z E N I E     NR 23 

 
 

WYZNACZANIE ZALEŻNOŚCI TEMPERATURY 

WRZENIA WODY OD CIŚNIENIA 

    

    

    

    

    

    

ZAGADNIENIA DO KOLOKWIUM  WSTĘPNEGO  

 

1.  zmiany stanów skupienia ciał 

2.  wykres fazowy dla wody P(T)    

3.  przebieg izoterm dla pary wodnej na wykresie P(V) 

4.  ciepło parowania,  

5.  para nasycona i nienasycona 

6. 

ciśnienie pary nasyconej,

 

 

OPIS ĆWICZENIA 

 

Celem ćwiczenia jest zbadanie zależności temperatury wrzenia wody od ciśnienia oraz 
obliczenia molowego ciepła parowania wody. 
 
 
APARATURA (rys.A,B) 

 

1.wakumetr – przyrząd mierzący podciśnienie,   

2.pompka wodna,   

3.odrzutnik wody,  

 4.szklana kolba do wrzącej wody,   

5.grzejnik elektryczny;  

 6.termometr 

7.autotransformator 

 

 

2

WZORY, SCHEMATY  

 
 
 
Zależność ciśnienia pary nasyconej p

nas

 od temperatury   dość dokładnie opisuje   wzór 

Clausiusa – Clapeyrona [2,4,5]; 

dT

dp

V

V

T

C

par

)

(

0

−

=

            

1)

 

 
 

gdzie 

 

 

T

  oznacza temperaturę, 

C

par

  - molowe ciepło parowania, 

V

 i 

V

0

 – odpowiednio 

objętość molowa pary nasyconej i cieczy.  
Ponieważ objętość molowa cieczy jest mała w stosunku do objętości molowej pary to 
można przyjąć że:

 

 

V

V

V

≅

−

)

(

0

 

stąd 
 

TV

C

dT

dp

par

=

                                              

2)

 

 
Traktując w przybliżeniu parę nasyconą jako gaz doskonały, z równania stanu gazu 

dla jednego mola wynika, że: 

 

 

p

RT

V

=

   stąd               

2

RT

dT

C

p

dp

par

=

 

 
 
Przy założeniu, że molowe ciepło parowania jest stałe w zakresie temperatur od 273K 

do 373K po scałkowaniu otrzymujemy ostateczny wzór: 

   

 

RT

C

par

e

p

p

−

=

0

                               

3)

 

 

 

gdzie 

p

 jest ciśnieniem pary nasyconej, 

T

 temperaturą, 

C

par

 jest  molowym ciepłem 

parowania, 

R

 oznacz stałą gazową.   

 
Logarytmując obydwie strony równania otrzymujemy: 

 

3

 

0

ln

ln

p

RT

C

p

par

nas

+

−

=

                

4)

   

            

 
 
 

WYKONANIE ĆWICZENIA 

 
 

UWAGA:  Wszelkie obserwacje i odczyty przyrządów prowadź poprzez 
przezroczystą obudowę ochronną zestawu. 

 

 

 

1.  Poproś laboranta o napełnienie wodą do połowy kolby szklanej (rys.A-4). 

2.  Załącz  do  kontaktu  autotransformator  zasilający  grzejnik  elektryczny  (rys.A-5)  i 

nastaw  napięcie  ok.220V.  Po  doprowadzeniu  wody  do  stanu  wrzenia  ustaw 

napięcie ok.110V.  

3.  Zanotuj wskazania termometru. 

4.  Odkręć  delikatnie  kran  zasilający  pompkę  wodną  i  poczekaj  aż  ustali  się  stałe 

wskazanie wakumetru. Zanotuj wskazania wakumetru 

W

i

 i termometru 

t

i

. 

5.  Stopniowo, delikatnie odkręcaj kran zasilający pompkę wodną i za każdym razem 

postępuj jak w punkcie 4. 

6.  Po  osiągnięciu  maksymalnego  stanu  otwarcia  kranu  i  zanotowaniu  wskazań 

przyrządów powoli zakręć kran. 

7.  O ile jest wystarczająco dużo czasu ponownie doprowadź do zagotowania wody w 

kolbie szklanej i powtórz czynności wg punktów 3-6. 

8.  Po zakończeniu pomiarów ustaw autotransformator na 0V i wyłącz go z kontaktu. 

9.  Odczytaj  aktualne  ciśnienie  atmosferyczne   

P

0

  panujące  w  pomieszczeniach 

Pracowni. 

 

OBLICZENIA 

 

1. Oblicz ciśnienie 

P

i

 panujące w kolbie podczas pomiarów temperatury wrzenia (wyraź        

wskazania wakumetru  i przeprowadź obliczenia w Pascalach). 

       

     

i

i

W

P

P

−

=

0

 

 
2. Wykreśl  zależność temperatury wrzenia wody od ciśnienia, czyli zależność 

P

i

 w funkcji 

t

i

. 

 

 

4

3. Nanieś na nowy wykres wartości 

ln

 

P

i

 w funkcji odwrotności temperatury 

1/ t

i

. i dopasuj do 

nich prostą. 

 
4. Znanymi Ci metodami ustal równanie prostej w postaci 

ax+b

. Znając współczynnik 

kierunkowy prostej oblicz wartość ciepła parowania ( patrz wzór 

5)

): 

 

R

a

C

par

×

−

=

 

                           

 

  

 
5. Porównaj uzyskaną wartość z danymi tablicowymi i określ niepewność pomiarową 

uzyskanej wartości. 

 
6. Wnioski. 

 

 

 

LITERATURA 

 

1.  H. Szydłowski "Pracownia fizyczna"  

2.  Sz. Szczeniowski "Fizyka doświadczalna” t.II. 

3. 

http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/atmosi.html

 

4.  W.Bolton „Zarys fizyki” PWN W-wa 1982 

5.  J.L.Kacperski „I Pracownia Fizyczna” Wyd.UŁ  Łódź 1998 

 

 

5

 

 

Rysunek A.

 

Zestaw pomiarowy

 

do wyznaczania zależności temperatury wrzenia wody od 

ciśnienia. 

1.wakumetr,  2.pompka wodna,  3.odrzutnik wody,  4.szklana kolba do wrzącej 
wody,  5.grzejnik elektryczny;  6.termometr. 

 

1

2

3

4

5

6

 

6

 

 

Rysunek B

 Wakumetr z przykładowo naniesionymi nazwami szczytów wg panujących na  

ich poziomie ciśnień atmosferycznych. 

 
 
 
 
Dodatek: 
 

 
 
 

     TABELA  ZALEŻNOŚCI  CIŚNIENIA ATMOSFERYCZNEGO 

      OD WYSOKOŚCI  POŁOŻENIA WYBRANYCH MIAST I SZCZYTÓW 

 

nazwa szczytu / miasta 

wysokość n.p.m.  

[m] 

ciśnienie   [hPa] 

 

 

 

SEDOM (Sodoma) 

-400.00 

1068.80 

HEL 

0.00 

1012.92 

KATOWICE 

277.00 

980.15 

ŁYSA GÓRA 

595.00 

943.59 

RÓWNICA 

       

883 m 

RYSY 

2449 m 

MT BLANC 

      

4807 m 

EVEREST 
   

8848 m 

 

7

RÓWNICA 

883.00 

911.43 

PILSKO 

1557.00 

839.64 

BABIA GÓRA 

1725.00 

822.48 

KASPROWY WIERCH 

1987.00 

796.29 

GÓRA KOŚCIUSZKI (Australia) 

2228.00 

772.79 

RYSY 

2449.00 

751.74 

GERLACH 

2655.00 

732.54 

FUJIYAMA 

3776.00 

634.89 

MOUNT BLANC          (Europa) 

4807.00 

554.65 

JAYA                       (Oceania) 

5030.00 

538.43 

VINSON               (Antarktyda) 

5140.00 

530.57 

ARARAT 

5165.00 

528.80 

ELBRUS 

5633.00 

496.48 

KILIMANJARO             (Afryka) 

5895.00 

479.09 

MCKINLEY        (Ameryka płn.) 

6194.00 

459.86 

ACONCAGUA    (Ameryka płd.) 

6959.00 

413.48 

MASHERBRUM 

7885.00 

362.49 

K2 

8607.00 

326.37 

MOUNT EVEREST         (Azja) 

8848.00 

314.98 

BALON 

10000.00 

264.91 

BALON 

15000.00 

120.01 

BALON 

20000.00 

54.55