Равновесие между жидкостью и паром Книга 1 - Коган В.Б.
Скачать (прямая ссылка):
в
JI. А, Галата и Т. Я. Матвеевой (пояснения в тексте).*
Прибор (рис. 25) представляет собой небольшую коническую колбу 1 с краном 2, в пробке которого имеется углубление 3 объемом около 0.5 мл.
В колбу загружается жидкая смесь известного состава, которая перемешивается с помощью магнитной мешалкп. Колба и кран помещены в рубашку 4, через которую прокачивается жидкость, подаваемая из ультратермостата. В рубашку впаяп карман для термометра 5. Трубками 6 и 7 прибор соединен с хромато-графической установкой. После загрузки в колбу исходной смеси
* Описание усовершенствованной установки, не опубликованное в печати, любезно предоставлено для этой книги JI. С. Кофмапом, за что авторы выражают ему благодарность.
38 іробка крана устанавливается в такое положение, как показано ia рис. 25 справа. После установления равновесия пробка крана 2 юворачивается па 180', и газ-поситель, движущийся по трубкам 6 и 7, переносит пробу пара в хроматограф. Во избежание іскажепия состава пробы пара за счет его частичной конденсации участок трубки от прибора до хроматографа перегревается с помощью электрической спирали.
В работе I32] для исследования равновесия между жидкостью і паром в трехкомпонентных системах с двумя жидкими фазами 5ыл применен прибор, изобра-кенный на рис. 26. Прибор пред-•тавляет собой цилиндрический ¦осуд диаметром 40 мм, высотой Ю мм, заключенный в рубашку і снабженный остеклованным
ы/ Jhti-
шш
О 5 см
Рис. 25. Прибор, предложенный Нпхтерле и Хала (пояспения в тексте).
магнитом для перемешивания жидкости. Смесь загружается в призор через штуцер 1. Через отвод 2, заканчивающийся самоуплот-шющейся пробкой, отбирается с помощью шприца проба пара для шализа. Кран K1 отделяет пробник от рабочего пространства ірибора, что позволяет исключить кондепсацию пара на пробке їли попадание на нее брызг жидкости. Как показали предварительные испытания, с возможностью погрешностей по этим при-шнам приходится считаться. Во время установления равновесия кран K1 находится в закрытом положении. Отвод 2 выше крана K1 обогревался с помощью электрической спирали до температуры Sa 10—15° выше рабочей температуры прибора. Стеклянный медицинский шприц, использовавшийся для отбора проб пара, теплоизолировался асбестом и предварительно нагревался в воздушном термостате до температуры, па 10—20° превышающей рабочую. Практика показала, что это необходимо во избежание млибок в определении состава пара вследствие его частичной конденсации в шприце.
в работе |3-j (пояснения в тексте).
39 Чтобы исключить неравновесное испарение жидкости при отборе пробы пара, прибор снабжен боковым отводом 3 со змеевиком 4 и краном Ki. В момент отбора пробы прибор краном K2 соединяется с атмосферой через хлоркальциевую трубку, благодаря чему в приборе поддерживается атмосферное давление, а при отборе пробы в рабочее пространство прибора из змеевика 4 поступает паро-воздушная смесь, подогретая до температуры опыта. Расход вещества на одно определение составлял 18—20 г. Проба пара отбиралась для анализа через 1 час после начала термоста-тирования. 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ДАВЛЕНИЯ ПАРОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ КИПЕНИЯ СМЕСЕЙ
Для термодинамической проверки и обработки опытных данных о равновесии между жидкостью и паром необходимо знать давления паров чистых компонентов и смесей. Если при исследовании равновесия давление поддерживается постоянным, то задача сводится к правильному измерению температуры кипения смесей. Это предусматривается в современных конструкциях приборов для исследования равновесия. Если условия равповесия определяются при постоянной температуре, то требуется определить давление паров смесей при этой температуре.
Давление паров и температура кипения чистого вещества или смеси — взаимно связанные величины. Эта связь определяется физико-химическими свойствами исследуемой жидкости. Для установления этой связи можно использовать два метода: 1) измерять температуру кипения при определенном давлении и 2) определять давление паров при заданной температуре. Первый метод получил назвапие динамического, а второй статического. В принципе оба метода равноценны. Однако в методическом отношении и по технике экспериментальной работы эти методы сильно различаются. В каждом конкретном случае методика исследования выбирается с учетом зтих различий и специфических свойств изучаемой системы.
Измерение температуры кипения при постоянном давлении
В состоянии равновесия жидкость и пар имеют одинаковую температуру. Поэтому на первый взгляд безразлично, куда поместить термометр — в жидкую фазу или в паровую. Однако это не так. Многочисленные измерения показали, что кипящая жидкость имеет несколько более высокую температуру, чем пар. Перегрев жидкости обусловлен главным образом двумя причинами — влиянием гидростатического давления и действием поверхностного натяжения, за счет которого давление пара в образующемся пузырьке больше, чем над поверхностью жидкости. За счет перегрева температура кипящей жидкости может быть
41 больше истинной на величину до 0.2° С, а в некоторых случаях и более. Степень перегрева получается различной в зависимости от высоты слоя жидкости и ее свойств, а также от состояния поверхности стенок прибора, влияющего на количество центров парообразования. Чем число центров парообразования больше, тем меньше перегрев жидкости. Поэтому в приборы для измерения температуры кипения (эбулиометры) рекомендуется помещать «кипелки» (отрезки запаянных с одной стороны тонких капиллярных трубочек, кусочки пористых материалов), играющие роль цептров парообразования.
