Transcript Vapor pressure 2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอ

รหัสวิชา 2302115
ภาคต้น ปี การศึกษา 2556
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็ นไอ
ความรู้ก่อนทดลอง
H2O(l) + ΔHvap  H2O(g)
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็ นไอ
Vaporization and Condensation
Hg barometer
ความดันไอที่ภาวะสมดุล
(equilibrium vapor pressure)
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็ นไอ
Vapor pressure
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็ นไอ
ความดันไอของของเหลวสัมพันธ์กบั อุณหภูมิ
ตาม Clapeyron equation
Rudolf Clausius
Benoît Paul Émile Clapeyron 1834
Clausius–Clapeyron relation
dP = ΔHvap
dT
T ΔV
อุณหภูมิในหน่ วย Kelvin (K)
Vvap–Vliq
ปริมาตรของไอ
ปริมาตรของของเหลว
Vvap >>> Vliq
Hvap = ความร้อนแฝงของการเกิดไอ
T
V
Vvap
Vliq
=
=
=
=
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็ นไอ
Vvap = nRT เมื่อพิจารณาว่า ไอ เป็ น ideal gas
P
dP = ΔHvap
dT
T ΔV
dP = ΔHvap P
dT
nRT2
n = 1 mole
logP = -ΔHvap + C
2.303 RT
เมื่อ
C
= ค่าคงที่
integrate
dP = ΔHvap dT
P
nRT2
Hvap มีค่าคงที่ในช่วงอุณหภูมิที่กาหนดให้
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็ นไอ
logP = -ΔHvap + C
2.303 RT
เมื่อ
C
= ค่าคงที่
เมื่อพิจารณาที่ T1 ซึ่งมี P1
logP1 = -ΔHvap + C
2.303 RT1
เมื่อพิจารณาที่ T2 ซึ่งมี P2
logP2 = -ΔHvap + C
2.303 RT2
log P2 =
P1
-ΔHvap
1
1
+
2.303 R T2 T1
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็ นไอ
ความร้อนแฝงของการเกิดไอ ΔHvap
(Latent Heat of Vaporization)
1 kJ/kg = 0.43 Btu/lbm
= 0.24 kcal/kg)
•
•
•
•
Ethanol
846 kJ/kg
Acetic acid 402 kJ/kg
Water
2257 kJ/kg
Freon R-11 180 kJ/kg
2302115 Gen Chem Lab I ปี การศึกษา 2553
นิสิตเข้าปฏิบตั ิ การ แต่งกายรัดกุม
และคานึ งถึงความปลอดภัยแล้วหรือยัง
แว่นตานิรภัย เสื้อกาวน์
ติดป้ ายชื่อตัวใหญ่ๆ
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็ นไอ
กิจกรรมวันนี้
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็ นไอ
ฝึ กอ่านสเกลบนหลอดก่อนบรรจุน้า
1. บรรจุน้ากลันในบี
่
กเกอร์
2. บรรจุน้ากลันให้
่ เต็มหลอด
ระวังฟองอากาศ
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็ นไอ
ระดับน้าต้องท่วมหลอด
2. ควา่ หลอดที่บรรจุน้ากลันลงในบี
่
กเกอร์
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็ นไอ
ส่วนที่เป็ น
อากาศ
3. ปรับอากาศในหลอดให้ได้ 1.50-2.00 mL โดยใช้หลอดหยด
บีบอากาศเข้าไป ความดันภายนอก = ความดันภายในหลอด
Patm = Pair + Pwater = 1.00 atm
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็ นไอ
4. จุ่มเทอร์โมมิเตอร์ลงในบีกเกอร์
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็ นไอ
5. ค่อยๆเติมน้าแข็งพร้อมดูดน้าออก และใช้แท่งแก้วคนเบาๆ
จนอุณหภูมิใกล้เคียง 5 oC
บันทึกอุณหภูมิและปริมาตรอากาศในหลอด (ตอนที่ 2)
Pwater = 0 atm
Patm = Pair = 1.00 atm
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็ นไอ
6. ค่อยๆ ต้มน้าในบีกเกอร์ให้ร้อนขึน้
และใช้แท่งแก้วคนเบาๆ จนอุณหภูมิ
ใกล้เคียง 50 oC
บันทึกอุณหภูมิและปริมาตรอากาศใน
หลอด (ตอนที่ 1)
ต้มน้าในบีกเกอร์ให้ร้อนขึน้ ไปเรื่อยๆ
พร้อมใช้แท่งแก้วคนเบาๆ บันทึก
อุณหภูมิและปริมาตรอากาศในหลอด
ที่อณ
ุ หภูมิ 55 – 80 oC อย่างน้ อย 5 จุด
อย่าลืม วัดความดันอากาศภายนอกจากบารอมิเตอร์ (Patm)
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็ นไอ
การคานวณและการสร้างกราฟ
1. หาจานวน mol ของ Air ที่อยู่ในหลอด (nair )
ที่อณ
ุ หภูมิตา่ กว่า 50c assume ว่า Pwater = 0 atm
Patm = Pair = 1.00 atm
nair = Pair@T0 V0
RT0
จะได้
nair = Patm V0
RT0
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็ นไอ
2. หา Pair@T1 ที่อยู่ในหลอดที่อณ
ุ หภูมิ T1 (อยู่ในช่วง 50 – 80 oC)
ที่อณ
ุ หภูมิ T1
วัดปริมาตรได้ V1
Pair@T1 = nair RT1
V1
แทนค่า nair = Patm V0
RT0
ที่อณ
ุ หภูมิ T1
วัดปริมาตรได้ V1
Pair@T1 = Patm V0 RT1 = Patm V0T1
V
T
1
0
V
RT
0
1
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็ นไอ
3. หา Pwater@T1 ที่อยู่ในหลอดที่อณ
ุ หภูมิ T1 (อยู่ในช่วง 50 – 80 oC)
ที่อณ
ุ หภูมิ T1
Patm
= Pair @T1 + Pwater@T1 = 1.00 atm
Pwater@T1 = 1.00 atm – Pair@T1
4. สรุปจะได้ข้อมูล T1
, Pwater@T1
logP1 = -ΔHvap + C
2.303 RT1
นามาสร้างข้อมูล
logPwater@T1
กับ
1
T1
เพื่อเขียนกราฟ
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็ นไอ
ตารางบันทึกผลการทดลอง
อุณหภูมิ
V (mL) T (K)
(°C)
80.0
75.0
70.0
65.0
60.0
55.0
50.0
5.0
+ 273.0
Pair
(atm)
Pwater
(atm)
logPwater
1/T
(K-1)
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็ นไอ
ประเมินผลการเรียนรู้ด้วยตนเอง (ทาเครื่องหมาย  ในช่องที่ต้องการ)
หัวข้อ
มาก
ผลการเรียนรู้ที่ได้
ปานกลาง น้ อย ไม่ได้เลย
1. อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความดัน/ปริมาตร/
จานวนโมล/และอุณหภูมิได้ตามกฎของแก๊สใน
อุดมคติ
2. แสดงวิธีการหาความดันไอของน้าจากการ
ทดลอง
3. อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความดันไอของน้า
กับอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงได้ตามสมการของ
Clausius-Clapeyron
4. คานวณหา ΔHvapของน้า
5. ยกตัวอย่างการนาค่า ΔHvap มาใช้ประโยชน์
และ....อื่นๆที่ผเ้ ู รียนอยากจะบอกผูส้ อน
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็ นไอ