3c Určení výparného tepla ze závislosti tlaku par kapaliny na teplotě_
Závislost tlaku nasycených par p čistých kapalných látek na teplotě lze vyjádřit Clausiovou-Clapeyronovou rovnicí v diferenciálním tvaru:
d\np AHV
(3.1.)
dT     RT v ;
kde molární výparné teplo je závislé na teplotě. Jestliže je však sledovaný teplotní interval malý (< 5°C), můžeme závislost AHV na teplotě zanedbat, rovnice (3.1.), zaintegrovat a používat vztah:
f
R
KT2    Tj ^
Vztah mezi p a T varu kapalin je také často popisován empirickou rovnicí
\np=A/T+C (3.3.)
Mají-li látky A a B příbuznou chemickou strukturu, bývá poměr jejich výparných tepel AHVA/AH^  konstantní  v  poměrně širokém
teplotním rozmezí. Za tohoto předpokladu dostaneme s využitím rovnice (3.1.) vztah:
Obr. 7: Aparatura na měření teplotní závislosti tlaku par kapalin (CH-vodní chladič, I-izoteniskop s U-trubicí v lázni termostatu, K-trojcestný kohout, M-rtuťový manometr, N-podtlaková nádoba, V- sání od vývěvy, Z-vývod k zavzdušňovacímu mikroventilu).
+ C
(3.4.)
kde C je konstanta. Tato rovnice je podkladem Coxova-Othmerova diagramu.
Úkol: Stanovte závislost tlaku par alkoholů na teplotě jejich varu včetně změn molárního výparného tepla v sledovaném teplotním intervalu. Pro každý
alkohol určete konstanty A a C empirické rovnice (3.3.) a sestrojte Coxův-Othmerův diagram.
Potřeby a chemikálie: Aparatura dle Obr. 7. Rotační olejová vývěva, vodní termostat s měřením teploty o přesností 0,1 °C. Methanol, ethanol, propanol.
Postup: Sestavíme aparaturu podle Obr. 7. Pokud není izoteniskop naplněn, naplníme do něj čistý methanol (ethanol či propanol) tak, aby válcová nádobka
byla naplněna ze dvou třetin. Alkohol naléváme do U -trubice pipetou a opakovaným nakláněním ji vpravíme do válcovité části. Poslední podíl ponecháme v U trubici, kde bude sloužit jako indikátor přetlaku. Dle Obr. 7 nasadíme izoteniskop na zpětný chladič CH. Pustíme vodu do chladiče. Termostat naplníme co nejstudenější vodou a nastavíme regulaci teploty na výchozí teplotu lázně (tj. cca 15°C). Vývevou snížíme tlak v aparatuře natolik, až začne alkohol vřít (živý proud bublinek prochází L/-trubicí). Jakmile dosáhneme varu, kohoutem K spojíme nádobu N se zavzdušňovacím mikroventilem Z, který musí být uzavřený. Pak trojcestný kohout mezi vývěvou a aparaturou otočíme do polohy, kdy vývěva nasává vzduch z laboratoře (v tomto režimu lze vývěvu vypnout). Ponecháme sledovaný alkohol vřít asi 2 minuty,
abychom odstranili vzduch z válcovité části izoteniskopu. Pak mikroventilem připouštíme do podtlakové aparatury vzduch. Jakmile se hladiny v U trubici izoteniskopu vyrovnají, zaznamenáme přesně teplotu a rozdíl hladin rtuti v manometru M (na 0,3 mm přesně).
Další měření provádíme tak, že zvýšíme teplotu lázně v termostatu (pro metanol asi o 5°C, pro metanol asi o 4°C, pro propanol asi o 3°C) a stejným způsobem jako u předcházejícího dílčího měření zjistíme rovnovážný tlak par alkoholu za nové vyšší teploty. Takto postupujeme až k teplotě limitované parametry termostatu (cca 60°C).
Měření dalšího alkoholu provedeme tak, že aparaturu zavzdušníme, termostat vypneme a pro urychlení práce vyměníme vodu v termostatu za studenou. Nahradíme stávající isoteniskop za jiný s dalším alkoholem a měření alkoholu opakujeme dle předchozích instrukcí.
~~\   I Důležité: Nezapomeneme změřit tlak v laboratoři na laboratorním barometru.
__I Naměřený rozdíl mezi laboratorním tlakem a tlakem manometru M je tlakem
nasycených par nad měřeným alkoholem. Tabelovaná výparná tepla a závislost tlaku nasycených par vody vyhledejte v tabulkové příloze.
~    Protokol:  Laboratorní tlak.  Tabulka 1:  pro  každý měřený alkohol:
-1 rovnovážné tlaky p (v torr a Pá) a teploty 7 (v °C a K), hodnoty ln(p), 1/T{K ) a
pro jednotlivé 5-3 stupňové intervaly AH {J.mol ) vypočtené s použitím rovnice
(3.2.). Společný graf 1: pro všechny alkoholy: závislost tlaku par ln(p) na hodnotách 1/T za teploty varu. Tabulka 2: pro každý alkohol: tabelované výparné teplo a teplota varu za standardního tlaku, stanovené konstanty A a C v rovnici (3.4.), průměrná hodnota výparného tepla alkoholů včetně chyby, extrapolací zjištěná teplota varu alkoholů za standardního tlaku vypočtená s použitím konstant A a C. Tabulka 3: pro teploty v intervalu 0-100°C (po 5°C) hodnota ln(pA) (viz vztah (3.4.) pro vodu dle tabulkové přílohy a hodnota In(pB) tlaku par alkoholů vypočtený s použitím jejich konstant A a C. Společný graf 2: Pro každý alkohol závislost ln(pB) na ln(pA) vody
AHA
proložená lineární závislostí a doplněná hodnotu poměru výparných tepel —\.
AHy