纯液体饱和蒸汽压的测定 - 静态法（华南师范大学物化实验）范文

华南师范大学实验报告

纯液体饱和蒸汽压的测定——静态法

一、实验目的

（1）理解克劳修斯-克拉贝龙方程，掌握饱和蒸汽压的概念，清楚纯液体饱和蒸汽压与温度的关系。

（2）学会用静态法测定纯液体饱和蒸汽压，掌握其原理和方法，并懂得用图解法求纯液体的平均摩尔汽化热和正常沸点。 （3）学会使用数字式真空测定仪和气压计。

二、实验原理

2.1饱和蒸汽压与温度的关系

纯液体的饱和蒸汽压指的是在一定的温度条件下，纯液体与其自身的蒸汽达到平衡时的蒸汽压力。我们将蒸汽看做理想气体，则可用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示饱和蒸汽压与温度的关系：

①式中，T为热力学温度，单位为K；p为纯液体在温度T时的饱和蒸汽压，单位为Pa；ΔvapHm为纯液体在温度T时的摩尔汽化热，单位为J/mol；R为摩尔气体常数，其值为8.314J/(mol·K)。

在40℃~70℃范围内，我们可以把ΔvapHm看做常数，将①式积分可得

用lnp对1/T作图，得到一条直线，斜率为

则可得 ΔvapHm= -Rm ④ 因此当测得一组不同温度下纯液体的饱和蒸汽压值时，可求得该温度范围内该纯液体的平均摩尔汽化热ΔvapHm。 2.2正常沸点

当液体的饱和蒸汽压等于外界压力时，液体沸腾，此时的温度即为该液体的沸点。当外压为1atm（Pa）时，液体的沸点称为正常沸点。 2.3静态法测定纯水的饱和蒸汽压原理

如图1的实验装置图所示所示，等压计由三个相连的玻璃管A、B、C组成，A中贮存的是本次实验的待测液体纯水，B管和C管则用U形管连通。B、C管内也装有纯水。测量时，当Ｕ形管两边的液面在同一水平面时，表示U形管两

边上方的气体压力相等。A管中纯水的饱和蒸汽压即等于C管上面所加的外压，此时要迅速记录下温度和压力。

图1.液体饱和蒸汽压测定装置图

在测量前，我们在大气压条件下对仪器实施了置零操作，在测量时测压仪所显示的示数为相对大气压的差值。因此，我们要用大气压值加上测压仪的示数，才可以得到对应温度下的实际饱和蒸汽压值。

三、仪器与试剂

3.1实验仪器

液体蒸汽压测定装置 1套 真空泵 1台 100℃水银玻璃温度计 1根 3.2实验试剂

纯水

四、实验步骤

4.1读取大气压和室温

在实验前记录实验室的室温与大气压，完成实验后再读一次大气压，并做好记录。 4.2装置仪器

卸下等压计，倒入少量纯水，并使睡由管C流经U形管。管B、最后到达管A。不断调整，知道管A中装入2/3体积的纯水为止。接着把等压计竖直，想管C倒入纯水，使U形管两边水面向平。把等压计安装好，检查所有接口处要严密不漏气，启动精密数字式压力计，以mmHg作为测量单位，在大气压力下重置仪器的零点。

4.3检漏

关闭直通活塞，隔绝大气，启动真空泵，慢慢旋转三通活塞使系统与真空泵连通。抽气减压至压力计示数为-400mmHg时，关闭三通活塞，使系统与真空泵、大气均不连通。此时观察压力计示数，若压力机在3-5分钟内维持不变，则系统的气密性良好。若示数变化，则说明系统漏气，要找出漏气原因，排除故障。 4.4排空气

打开直通活塞，连通大气，关闭三通活塞，接通回流水，并开始水浴加热和搅拌。设置水浴温度升为40℃，达到既定温度后，慢慢打开三通活塞，使测压仪示数为-720mmHg左右。此时A、B管内的空气会随着气泡逸出。持续3—5分钟后可认为排气完全，随即关闭三通活塞。 4.5不同温度下纯水饱和蒸汽压的测定

排气操作后，由于管A内的蒸汽经B、C逸出，导致U形管的水面左边高右边低。旋转直通活塞，调节液面相平，迅速记下此时的压力和温度。

设置水浴温度为45℃，达到既定温度后，调节U形管页面。液面相平时迅速记录温度和压力。

重复上述操作，每隔5℃测量一组数据，直至水温升至70℃。最后打开直通活塞，关闭三通活塞，整理实验仪器，关闭会流水、真空泵和电源。

五、实验数据及数据处理

5.1压力校正

大气压的温度影响校正公式为

物理量 p

气压计读

物理意义

数

实验前为102.44KPa 实验后102.32KPa

表1.相关参数说明

t α β

水银柱在

黄铜的

0~35℃间

室温 线膨胀系

的

数

膨胀系数 20.09℃

0.

0.

p0 p大，较

读数校正经温度校到0℃时正后的大的气压值 气压值 实验前为

102.10KPa

数值

实验后

101.99KPa

102.05KPa

5.2不同温度下纯水饱和蒸汽压记录 次序

温度t/℃

表2.不同温度下纯水饱和蒸汽压值

测压仪测压仪蒸汽压

温度T/K 1/T / K-1

p/Pa 示数示数/Pa

lnp

313.15 1 40.00

318.15 2 45.00

323.14 3 49.99

328.15 4 55.00

333.13 5 59.98

338.15 6 65.00

343.13 7 69.98

（1mmHg=133.322Pa）

0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.

/mmHg -705.4 -689.0 -668.8 -643.7 -612.5 -574.3 -528.1

-94045.3 -91858.9 -89165.8 -85819.4 -81659.7 -76566.8 -70407.3 8004.661 8.988 10191.14 9.229 12884.25 9.464 16230.63 9.695 20390.28 9.923 25483.18 10.146 31642.65 10.362

5.3作lnp-1/T图，求纯水的正常沸点

标准压力下，纯水的饱和蒸汽压等于标准压力，p=p饱和=101.325KPa，根据直线方程，求得T=373.58K。即纯水的正常沸点T正常=373.58K 5.4求平均摩尔汽化热ΔvapHm

根据图2.所得的lnp-1/T曲线图，直线的斜率m=-4.9264，根据式③

θ

求得纯水在实验温度区内的平均摩尔汽化热Δ5.5误差分析

实验所得纯水的正常沸点为T正常=373.58K，与文献值T=373.15K相比，相对误差为0.12%。

实验求得纯水在实验温度区内的平均摩尔汽化热ΔvapHm=40.96KJ/mol，与文献值40.63KJ/mol相比，相对误差为0.81%。

从以上数据来看，本次实验所得的数据准确度较高。本实验的误差来源很多，包括测压仪和水浴装置的精密度、系统气密性、当地大气压、判断液面是否相平的标准、液面

vapHm=40.96KJ/mol

相平时温度和压力数据的采集情况等。为了尽可能地减少误差，首先我们采用了精密数字压力计和数字式温度计，使用精密度较高的仪器，以及用读数显示输出