Orphus

Билет 63 2008 Термодинамика 2 семестр

Определение теплоты испарения жидкости

Испарением называется переход вещества из жидкого в газообразное состояние. Оно происходит на свободной поверхности жидкости. Для выходы из жидкости молекулы должны преодолеть силы молекулярного сцепления. Кроме того, при испарении совершается работа против внешнего давления Р, поскольку объём жидкости меньше давления пара. Переход части молекул в пар приводит к обеднению жидкости быстрыми молекулами, то есть, к её охдаждению. Количество теплоты, необходимое для изотермического испарения одного моля жидкости при внешнем давлении, равном упругости её насыщенных паров, называется молярной теплотой испарения (парообразования).

Теплоту парообразования жидкости можно измерить непосредственно при помощи калориметра. такой метод, однако, не позволяет получить точных результатов. В натоящей работе для определения теплоты испарения применён косвенный метод, основанный на формуле Клапейрона-Клаузиуса:

dP/dT = L/(T(V2 - V1))

P - давление насыщенного пара жидкости, L - теплота испарения. V2 - объём пара, V1 - объём жидкости. Найдя из опыта dP/dT, T, V2 и V1 можно определить L путём расчёта. Измерения производятся при давлениях ниже атмосферного. V1 не превосходит 0,5 процентов от V2. При нажей точности опыта величиной V1 можно пренебречь. Объём V (V2) связан с давлением и температурой уравнение Ван-дер-Ваальса, в котором величиной б следует пренебречь, так как б одного порядка с V1. Пренебрежение членом a/V^2 по сравнению с Р вносит ошибку менее трёх процентов (и меньше при пониженном давлении). Положим поэтому V = RT/P. Найдём L = RT^2/P dP/dT = -R d(ln P)/d(1/T).

В нашем опыте температура жидкости измеряется термометром, давление пара - манометром, а производная находится графически как угловой коэффициент.