물리화학실험 | 물의 증기압과 증발열

 

 

 

TIP

 

 

1. 물의 온도 변화를 통해 이에 따른 증기압과 증발열을 측정한다. 
2. Clausius-Clapeyron식을 사용하여 증발열을 구한다.

 

 

 

증 발

액체에서 기체로 변화하는 과정으로 이 증발 과정은 액체내의 비교적 강한 분자간 인력을 극복하기 위해 에너지가 소모되는 것이므로 발열 반응이다.

1. 증발열 : 기압의 압력에서 액체 1㏖이 증발하는데 필요한 에너지로 단위로는 J/㏖을 사용한다.

 

2. 증기압 : 평형 상태에서의 증기의 압력을 액체의 평형 증기압 혹은 증기압이라고 하며 증기압은 온도에 따라 변화한다

 

 

Clausius-Clapeyron식 가정법

온도에 의한 증기압의 변화 관계를 나타내며, 이 식의 전개에는 몇 가지의 가정이 따른다.

1. 액체와 기체상 사이의 평형 상태

 

2. 증기는 이상기체이다

 

3. 액체의 몰부피는 증기의 몰부피에 비교해 무시할 수 있다.

 

4. 증발열은 온도에 무관하다

 

△H_vap : 증발열, P_vap : 증기압, R : 기체 상수, C : 각 물질의 고유한 상수

 

5. 2.303이라는 숫자는 상용 대수와 자연 대수 사이의 전환 인자(lnX = 2.303logX)

728x90

 

이상기체(ideal gas)

1. 어떤 조건에서도 이상기체 상태방정식이 잘 적용되는 기체

 

2. 이상 기체는 분자 사이의 인력이나 반발력이 작용하지 않는다.

 

3. 온도가 0 K가 되면 기체의 부피는 0 이어야 하며, 평균 운동 에너지는 절대 온도에 비례한다.

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) 먼저 기압계로 대기압을 정확히 측정한다.

 

2) 10㎖ 눈금 실린더에 물을 2/3정도 채운 뒤 손가락으로 위를 막은 후 물로 채워진 비커에 거꾸로 세워 바닥까지 담근다.

 

3) 4～5㎖의 공기가 눈금 실린더에 들어 있어야 하고, 비커에 물을 채워 실린더 속 공기가 들어 있는 부분이 비커의 물속에 완전히 잠기도록 한다.

 

4) 비커를 약 80℃까지 가열하면서 실린더 내의 기체 부피를 관찰한다.

 

5) 기체의 부피가 눈금 실린더의 눈금을 초과할 때 가열을 멈추고 물을 식힌다.

 

6) 물이 식으면서 기체가 수축하면 기체의 부피를 정확하게 측정하고, 그때 물의 온도도 정확히 측정한다. 이때, 비커의 물 온도가 균일하도록 유리 막대로 가끔 저어 준다.

 

7) 부피 측정 시 눈금 실린더의 물 높이가 비커내의 수면 높이와 동일하지 않으면 내부 기체 압력과 대기압이 정확하게 일치하지 않으므로, 눈금 실린더와 비커의 물 높이를 맞춘 뒤 부피를 측정한다.

 

 

8) 부피 측정 시 거꾸로 된 메니스커스를 보정하기 위하여 측정값에서 0.2㎖를 빼준다.

 

9) 온도를 80℃부터 50℃까지 5℃간격으로 기체의 부피와 물의 온도를 측정한다.

 

10) 온도가 50℃에 도달한 후 3L비커 주의를 냉각시켜 5℃이하로 낮추고 이때 기체의 부피와 물의 온도를 측정한다.

 

11) 각 온도에서 측정한 기체의 부피로 부처 기체 혼합물 중에 공기의 분압을 공기의 몰수와 이상기체 상태방정식(P_{공기의 분압}=n_공기RT/V)을 이용하여 계산한다.

 

12) 각 온도에서 물의 증기압을 돌턴 분압 법칙(P_대기압=P_공기압+P_증기압)을 이용하여 계산한다.

 

13) Clausius-Clapeyron식을 이용하여 증발열을 구한다.

 

 

[물리화학실험]물의 증기압과 증발열 레포트

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