Aleksandra Lewandowska

18

Ochrona Środowiska

Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności

Politechniki Łódzkiej

Wtorek 8¹⁵ - 12⁰⁰

Ćwiczenie nr 38

Oznaczanie ciepła parowania za pomocą tensometru.

CZĘŚĆ TEORETYCZNA

I POJĘCIA PODSTAWOWE.

FAZA - to część układu oddzielona od pozostałych części wyraźnymi granicami oraz rządzona jednym równaniem stanu.

LICZBA STOPNI SWOBODY - to liczba parametrów układu, które możemy zmieniać nie niszcząc jego struktury.

SKŁADNIKI - są to wszystkie substancje chemiczne, z których zbudowany jest układ.

RÓWNANIE CLAUSIUSA - CLAPEYRONA.

Równanie to przedstawia zależność ciśnienia pary nasyconej od temperatury, dla przemian fazowych.

,

gdzie:

p - ciśnienie,

T - temperatura,

ΔH_par - zmiana entalpii przemiany,

ΔV - zmiana objętości składników (V_p - V_c).

Równanie to można scalkować przy założeniu, że para nasycona spełnia równanie stanu gazu doskonałego oraz uwzględniając, że V_p>>V_c:

.

Z powyższego równania można graficznie lub rachunkowo wyznaczyć ciepło parowania, jeżeli znana jest zależność prężności pary nasyconej od temperatury. Do kreślenia tej zależności służy tensometr.

CEL I METODA ĆWICZENIA.

Celem ćwiczenia jest oznaczenie ciepła parowania toluenu przy pomocy tensometru. Pomiarów wysokości słupów rtęci w ramionach manometru dokonuję przy użyciu katetometru.

TABELA Z WYNIKAMI I OBLICZENIA WSTĘPNE.

Lp	t [^oC]	h1 [mmHg]	h2 [mmHg]	pc=h2 -h1	T [^oK]	10^3/T	ln (pc)
1	19,2	111 114 113	142 144 143	30,3	292.2	3,42	3,14
2	24,0	111 107 109	148 147 148	38,6	297	3,37	3,65
3	27,0	110 106 104	151 152 150	44,3	300	3,33	3,79
4	32,5	90,9 100 101	152 154 156	56,7	305,5	3,27	4,03
5	37,0	90,5 90,4 90,3	160 161 159	69,6	310	3,23	4,24
6	39,0	90,1 90,0 90,2	164 163 165	73,9	312	3,21	4,30
7	42,7	85 87 88	168 169 167	81,3	315,7	3,17	4,39
8	45,2	84 84,5 85	173 172,5 172	88,0	318.2	3,14	4,48

gdzie:

t - temperatura w [^oC],

h₁ - wysokość rtęci w lewym ramieniu manometru [mmHg],

h₂ - wysokość rtęci w prawym ramieniu manometru[mmHg],

T - temperatura w [^oK],

p_c - ciśnienie, obliczane za pomocą wzoru:

p = h₁ - h₂,

p_o = 760 mmHg.

III WYKRES ZALEŻNOŚCI ln(p/p_o) = f(10³/T).

Ln p_c

IV OBLICZENIA KOŃCOWE.

Ciepło parowania toluenu oblicza się ze wzoru:

,

gdzie:

b - współczynnik kierunkowy prostej na wykonanym wykresie

R - stała gazowa.

b = -3,92

ΔH_p = -8,314 ּ (-4,12) =

V WNIOSKI.

Wartość ciepła parowania toluenu odczytana z tablic wynosi:

ΔH_{p =}
.

Natomiast otrzymana przeze mnie, w wyniku przeprowadzonych pomiarów i obliczeń, wartość ciepła parowania toluenu to:

ΔH_p =
.

Dość duża różnica pomiędzy odczytaną z tablic, a otrzymaną przeze mnie wartością ciepła parowania toluenu mogła być spowodowana zbyt małym odstępem czasu między pomiarami,

przez co temperatura wody w tensometrze nie zdążyła się podnieść do żądanego poziomu oraz ustabilizować. Odczyt temperatury dokonywany był zbyt wcześnie (w czasie wzrostu temperatury), co było przyczyną błędnego odczytania wysokości słupów rtęci w manometrze (dla danej temperatury), ponieważ zmieniały się one aż do momentu ustabilizowania się temperatury wody. Błąd w odczycie poziomów rtęci był przyczyną otrzymania złej wartości ciśnienia, a co za tym idzie niewłaściwego współczynnika b nachylenia prostej na wykresie ln(p/p_o) = f(10³/T).

f(10³/T)