Dampdruk, verdampingswarmte en verdampingsentropie van chloroform

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Dampdruk, verdampingswarmte en verdampingsentropie van chloroform"

Laurens Janssen
6 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Dampdruk, verdampingswarmte en verdampingsentropie van chloroform Bettens Stijn en Bronders Piet 17 november

2 Inhoudsopgave 1 Praktisch Gedeelte heorie Werkwijze lnp in functie van Bepaling van de verdampingwarmte vap H 5 4 Bepaling van de verdampingentropie 5 5 De kooktemperatuur bij 760 torr 6 6 Besluit 6 7 Bijlage 7 2

3 1 Praktisch Gedeelte 1.1 heorie De fasenregel van Gibbs toont aan dat een systeem bestaande uit een evenwicht van het gas en de vloeistof van een zuivere stof maar een vrijheidsgraad bezit. Er bestaat anders gezegd een relatie tussen de temperatuur en de druk P (dampdruk) van dit systeem. Dze relatie kan bekomen worden uit het theorema van Gibbs-Duhem waar in dit geval de G nul en de chemische potentialen gelijk zijn aangezien we met een evenwicht zitten. { V dp S d n γd(µ γ) = 0 (1) V dp S d n γ d(µ γ ) = 0 Hieruit volg uiteindelijk dat: { ( V V ).dp = ( S S ).d (2) Zij de verdampingswarmte vap H gedefinieerd als de warmtehoeveelheid, die moet worden geleverd om 1 mol vloeistof omkeerbaar te verdampen bij cte druk en temperatuur. Dan wordt de resulterende entropieverandering gegeven als volgt: vap S = S S = dq = 1 dq = vaph Als men nu in vergelijking 2 het molair volume van de vloeistof verwaarloost ten opzichte van dit van de damp bij dezelfde temperatuur en druk, en indien men aanneemt dat de damp zich gedraagt als een ideaal gas, krijgt men door vergelijking 2 en 3 te combineren: dlnp = vaph R d 2 Indien men nu aanneemt dat vap H temperatuursonafhankelijk is kan men vergelijking 4 integreren en krijgt men volgende betrekking: (3) (4) ln P P 0 = vaph R + C Dit kunnen we ook nog herschrijven als: (5) lnp = vaph R + C + lnp 0 (6) waarbij C + ln(p 0 ) een constante is. Gezien we lnp uitzetten in functie van 1 kunnen we uit deze formule gemakkelijk de rico en dus ook de verdampingswarmte van chloroform halen. Hieruit kan men uiteindelijk een rechtstreeks verband tussen en P vinden. 1.2 Werkwijze Voor verscheidende temperaturen meet men de druk P waarvoor vloeistof- en dampfase van chloroform in evenwicht zijn. We werken bij dit experiment met een isoteniscoop waarvan de werking bondig in de nota s wordt uitgelegd. 3

4 Stappenplan: 1. Stel het verwarmingselement in op 65 C 2. Wacht tot er zich een stop van chloroform gevormd heeft in het buizensysteem 3. Onderbreek nu de verwarming door het verwarmingselement in te stellen op kamertemperatuur (25 C) 4. In het buizensysteem bevinden zich nu 2 drukoppervlakken op de stop choloroform. Aan de ene kant is dit de dampdruk en aan de andere de atmosferische druk. De dampdruk zal nu afnemen met de temperatuur en op een bepaald moment even groot zijn als de atmosferische druk. Op dit moment heeft men een evenwicht bereikt (P B = P ) en noteert men de temperatuur en de druk afgelezen van de manometer. 5. Zou men nu het systeem verder afkoelen zonder drukverlaging zou het niveauverschil tussen de 2 drukoppervlakken terug beginnen stijgen, maar in tegenovergestelde richting. Dit moet vermeden worden en daarom gaat men een drukverlaging uitvoeren. 6. Dit doet men door een bepaald volume V weg te pompen uit de isoteniscoop. 7. Herhaal nu stappen lnp in functie van 1 abel 1: Resultaten emperatuur (C) emperatuur (K) 1/ (1/K) Afgelezen hoogteverschil (mm Hg) 60,5 333,65 0, ,1 331,25 0, ,5 56,6 329,75 0, ,2 328,35 0, ,2 327,35 0, ,15 0, ,2 326,35 0, ,5 325,65 0, ,9 325,05 0, ,7 324,85 0, ,4 324,55 0, ,15 0, ,8 323,95 0, ,5 323,65 0, ,2 323,35 0, ,8 322,95 0, ,3 322,45 0,

5 P (mm Hg) abel 2: Resultaten Ln(P) 752 6, , , , , , , , , , , , , , , , Rico 512 6, ,19 Grafiek: Zie bijlage 3 Bepaling van de verdampingwarmte vap H Er kan rechtstreeks uit formule 6 worden afgeleid dat de richtingscoefficient van LnP in functie van 1 vaph vaph gelijk is aan. Uit de grafiek word bekomen dat gelijk is aan R R -3695,19 Aangezien de gasconstante R gelijk is aan R = cal bekomt men voor de K.mol verdampingwarmte cal cal De literatuurwaarde uit het CRC bedraagt molk mol Relatieve Fout RF = = Bepaling van de verdampingentropie ln(760) = ln(500) = De beste rechte door onze punten is: y = 3695, 2x + 17, 695 waarbij y = lnp en x = 1 Dit komt overeen met volgende temperaturen respectievelijk bij 760 en 500 torr: 334.1K en 321.9K. We vinden nu met behulp van de formule voor vap S: vap S = vaph vap S(760torr) = cal molk vap S(500torr) = cal molk 5

6 5 De kooktemperatuur bij 760 torr De literatuurwaarde uit het CRC bedraagt K. Onze waarde voor de kooktemperatuur bij 760 torr bedraagt K. Relatieve Fout De formule van de relatieve fout ziet eruit als volgt: RF = LW BW LW RF = = Waarbij L staat voor literatuurwaarde en BW voor de waarde die we uit het experiment halen. 6 Besluit Uit het experiment halen we dat de kooktemperatuur van chloroform bij 760 torr is ( )K Uit het experiment halen we dat de verdampingswarmte van chloroform newline ( ) cal molk is 6

7 Ln(P) (mm Hg) 7 Bijlage 6,65 1/ in functie van LnP 6,6 6,55 6,5 6,45 6,4 1/ in functie van LnP 6,35 6,3 6,25 6,2 0, ,003 0, , , , ,0031 0, / (1/ K) Figuur 1: LnP in functie van 1/ 7

Vergelijkbare documenten

Werkcollege 3: evenwicht bij zuivere stoffen

Werkcollege 3: evenwicht bij zuivere stoffen Vraag 1 Devormings-vrijeenthalpie G f vanbr 2(g)enBr 2 (l)bedraagtrespectievelijk3.11kjmol 1 en 0 kjmol 1. Wat is de dampdruk van Br 2 (g) bij 298K? Een eenvoudig