Равновесие между жидкостью и паром Книга 1 - Коган В.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Метод измерения давления паров при постоянной температуре получил широкое распространение применительно к веществам, являющимся при обычных условиях газами.
Определение зависимости давления паров
от температуры для веществ, являющихся при обычных условиях газами
Определение зависимости давления паров от температуры для веществ, являющихся при обычных условиях газами, производится обычно следующим образом. Исходный газ из баллона, где он находится под давлением, подается в прочпую, рассчитанную па давление металлическую ампулу, которая помещается в криостат. В нем поддерживается температура ниже температуры конденсации газа. Если объектом исследования является смесь газов, то температура в криостате должна быть ниже температуры конденсации всех компонентов. После загрузки нужного количества газа ампула выдерживается в криостате при определенной температуре, и фиксируется давление. Давление измеряется с помощью манометра, соединенного с ампулой металлическим капилляром. Если давление изменяется в широких пределах, то используют несколько манометров, рассчитанных на различные диапазоны измерений. Наибольшую трудность при использовании описанной техники исследования представляет сточное измерение пизких температур и сравнительно высоких давлений. Эти вопросы широко освещены в литературе, посвященной технике экспериментальных работ. Отметим лишь, что для получения правильных результатов нужно, чтобы газ не конденсировался в системе для измерения давления. Для этого она должна находиться при более высокой температуре, чем поддерживается в криостате. При измерении давления паров смесей сжиженных газов необходимо еще стремиться свести к минимуму объем газа, находящегося в системе для измерения давления, во избежание значительного изменения состава жидкой фазы за счет ее частичного испарения.
4 Равновесие
49 Обработка опытных данных о зависимости давления паров
от температуры
Связь между давлением пара и температурой вытекает из рассмотрения условий равновесия между фазами в однокомпонентної! системе н выражается уравнением Клапейрона
Л// (3)
dT ~ 7М1
где АII — теплота фазового перехода и ДГ — изменение объема при фазовом переходе.
Для случая, когда рассматривается равновесие между жидкостью н паром, Aff выражает теплоту испарения 1 моля вещества.
При не очень высоких давлениях объем, занимаемый 1 молем пара, значительно превосходит объем 1 моля жидкости. Если последним пренебречь и принять, что пар подчиняется законам идеальных газов, то из уравпения (3) получается широко известное уравнение Клапейрона—Клаузиуса
rfln P Я, ,,,
'(т)
где AIIucu — изменение энтальпии при испарении 1 моля вещества (скрытая теплота испарения).
В небольшом интервале температур величина AHlieu изменяется мало. Если принять, что AZZucn=const, то из уравнения (4) вытекает линейная зависимость
1 ер = А + у-, (5)
где А и В — константы. Угловой коэффициент в этом уравнении пропорционален скрытой теплоте испарения.
Уравнение Клапейрона—Клаузиуса в такой форме используется для обработки опытных данных. Согласно этому уравнению экспериментальные точки должны ложиться на прямую
в координатах Ig P=/ . Если точка значительно отклоняется
от прямой, то это свидетельствует об ошибочности опытных данных.
Такой метод обработки применим, однако, как правило, лишь в тех случаях, когда опытные данные охватывают небольшой температурный интервал. С увеличением последнего точки отклоняются от указанной линейной зависимости вследствие погрешностей, вызываемых допущениями, на которых основан вывод уравнения (5). В связи с этим разными авторами были предложены эмпирические уравнения для описания зависимости давле-
50 ния паров от температуры. Из этих уравнений наибольшее практическое применение получило уравнение Калиигерта—Дэвиса
и уравнение Аптуана
= ^ + <7>
где А, В и С — константы и t — температура, rC. 1000
Рис. 33. Номограмма для определения зависимости давления паров от температуры по уравнению Калиигерта— Дэвиса.
Значения констант в этих уравнениях, наилучшим образом согласующихся с опытными данными, определяются с помощью известных статистических методов. Методика расчета констант R уравнении Калиигерта—Дэвнса подробно описывается в книге [®], а в уравнении Антуана — в работе [38].
Для приближенного определения зависимости давления паров от температуры, а также для обнаружения грубых систематических ошибок экспериментальных данных, которые особенно часто возможны в области низких давлении, удобно пользоваться
4*
ol приводимой на рис. 33 номограммой, заимствованной из книги LbJ-Если номограмма используется для определения давления паров при различных температурах, то в координатной системе А на-
Таблица 1
Вспомогательные данные к номограмме, приведенной на рнс. 33
Тип соединения ж я
Алифатические углеводороды........ 2.7 1.1
Галоидзамещенные углеводороды........ 2.5 1.1
Циклопентаны................. 2.5 1.0
Галоидные и алкилыше производные бензола . . 2.3 1.0
