화학공학실험 | 순수한 액체의 증기압

 

 

 

TIP

 

 

1. 온도에 따른 순수한 액체의 증기압을 측정하고 방법을 습득하는 것이 이번실험의 목적이다. 임의의 압력에서 끓는점을 결정함으로서 액체의 증기압을 측정하고 Clausius- Clapeyron방정식을 이용해 평균 몰증발열을 계산해 본다. 
2. 온도에 따른 증기압력의 변화를 측정해서 몰증발열을 결정하는 방법을 습득하는 것이다. 즉, 증기압력에 대한 전반적인 이해와 그 증기압력이 온도에 따라 어떻게 변화하는지, 또 그것에 따른 몰 증발열은 어떻게 되는지를 배우기 위한 실험이라 할 수 있다.

 

 

 

증기압

물질이 액체 상태에 있다는 것을 특징 짖는 가장 중요한 특성 중에 하나가 그 물질의 증기압이다. 즉, 닫힌 용기속에 들어있는 액체 상태의 순수한 물질과 평형을 이루고 있는 증기의 압력. 즉, 일정한 온도에서 증발과 응축이 동적 평형에 도달했을 때 액체 위에 있는 증기가 미치는 압력이다.

 

증기압력은 온도에 따라 증가 하는데 이는 온도가 높아지면 이웃과 서로 묶여 있던 분자들이 뛰쳐나와 높은 에너지 상태로 밀집되기 때문이다. 또한 분자사이의 인력이 약한 휘발성액체일수록 커지며 비휘발성 용질이 녹아있는 용액의 증기압력은 순용매의 증기압력보다 낮다.

 

몰 증발열을 설명하기 전에 증발열이 무엇인지 살펴 보면, 일정한 온도에서 액체 1g을 증발시키는데 필요한 열량을 증발열이라고 한다. 그렇다면 몰 증발열은 끓는점에서 액체 1몰을 완전히 기체로 만드는데 필요한 열량이라고 할 수 있다.

 

밀폐된 용기 안에서 액체를 가열하면 온도가 올라감에 따라, 증기압력이 올라가고 이와 동시에 액체가 팽창되기 때문에 그 밀도가 감소한다. 마침내 증기의 밀도가 남아있는 액체의 밀도와 같게 되고 두 상 사이의 표면이 없어지는 임계점에 도달하게 된다. 따라서 임계점 이상에서는 액체상이 존재하지 않는다. 열린 용기 속에서 액체를 가열하면(액체위의 압력이 일정한 값으로 유지 된다면) 그 액체가 표면으로부터 증발하고 그 증기압력이 외부 압력과 같아지는 온도에서는 액체 내부에서도 증발이 일어나며 증기가 주위로 자유롭게 퍼져나갈 수 있는데 이와 같이 액체의 증기압력이 외부 압력과 같아지는 온도를 그 압력에서의 끓는점이라고 한다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 증류수 100 ㎖를 250 ㎖플라스크에 넣고 냉각관에 냉각수를 흘러 보낸다.

 

2) 밸브 1을 열고 밸브 2를 닫은 다음 진공펌프를 켜서 400mmHg까지감압한다.

 

3) 밸브 1을 닫고 압력에 변화가 없는지 확인한다.

 

4) 가열맨틀을 켜서 플라스크 내 액체를 서서히 가역하여 끓도록 한다.

 

5) 압력을 50 mmHg씩 올리면서 여러 조건에서의 증기압을 측정한다.

 

 

 

[화학공학실험]순수한 액체의 증기압 레포트