蒸氣密度的測定-Victor Meyer Method

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1 蒸氣密度的測定-Victor Meyer Method
組員: 孫子堯( ) 王順良( )

2 目的 易揮發性固體或液體蒸氣密度的測定，進而計算分子量 理想氣體方程式(Ideal gas equation)
凡德瓦方程式(Van Der Waals equation) 伯舍樂方程式(Berthelot equation)

3 Victor Meyer裝置 對於易揮發且加熱時不易 分解的固體或液體，測定其 蒸氣密度，在由蒸氣密度計 算其分子量(理想氣體方程式)

4 理想氣體方程式(Ideal gas equation)
m克的固體或液體完全氣化後產生的蒸氣， 溫度為 T(K) ， 壓力為 p(mm-Hg) ，體積 V(ml) 於標準狀態( 0°c , 1 atm ) PV=nRT PₒVₒ=nRTₒ Vo= To : K (1) Po : 1atm=760mm Hg

5 ※假如蒸氣室在水面上收集，(1)式需修正為
Vo= (2) = 該溫度的飽和水蒸氣壓

6 設標準狀 態時的蒸氣的密度為 ρo ρo = ( 將(2)式帶入 ) ρo= = (3)

7 標準狀態時，1 mole 理想氣體的體積22.414(L)
M = ρo x (4)

8 ρₒ= (3) M = 22.414 ρₒ x 1000 (4) M= x 1000 (5) ※ 將 (3) 式代入 (4) 式
ρₒ= (3) M = ρₒ x (4) ※ 將 (3) 式代入 (4) 式 M= x (5) ※ 因為22.414，Pₒ，Tₒ 均為常數 ，可簡化

9 M = (6) (P- ) V = RT = nRT R= 氣體常數(gas constant)

10 理想氣體與真實氣體的比較 分子自身體積 分子間引力 高壓，低壓狀況 真實氣體 不等於0 可液化 不等於1 理想氣體 等於0 不可液化 等於1

11 Victor Meyer法 取某一定量固體或液體，經加熱完全氣化後， 測定其所排除的空氣體積，即為其所生產蒸
氣的體積，由實驗時的蒸氣壓力與溫度便可 推算出蒸氣的分子量

12 凡德瓦方程式(Van der Waals equation)

13 凡德瓦方程式(Van der Waals equation)
(P ) (V-nb) = nRT (8) 展開 PV = nRT + nPb (9) P : 觀測所得實際壓力 (atm) a,b :凡德瓦常數 T : 觀測溫度 (K) V : 觀測蒸氣體積 (l) a= R : 氣體常數= n: 試樣莫耳數 b=

14 求出 (8)，(9) 式的試樣莫耳數n 利用 n = 即可求出蒸氣的分子量 m: 試樣的重量(g) M: 分子量

15 伯舍樂方程式 PV = nRT﹝ ( ) ﹞ : 臨界壓力 (atm) : 臨界溫度(K)

16 Critical point (臨界點) 臨界點：當物質的溫度、壓力超過此界線即臨界溫度及臨界壓力。

17 凡德瓦 VS 伯舍樂 凡得瓦方程式(Van der Waals): 修正了分子間的作用力，改善理想氣體方程 式的缺陷 伯舍樂方程式(Berthelot): 把溫度與壓力的問題一併修正，使得更接近 了真實氣體的表現

18 實驗步驟

19 1-外管 2-內管 3-橡皮管及夾 4-玻棒 5-溫度計 8-水準瓶 9-加熱器 10-量氣管
Victor Meyer裝置 1-外管 2-內管 3-橡皮管及夾 4-玻棒 5-溫度計 8-水準瓶 9-加熱器 10-量氣管

20 毛細管

21 1.試液的充填法: (1)取一支毛細管,精秤其重量(至0.1mg) m1 (2)填入欲測溶液,約填1/3滿
(3)擦乾外表,加熱融封兩端(注意:火焰不要太靠近溶 液位置) (4)秤重為m2 ※ m2-m1為m(溶液的重量)

22 2.蒸氣密度及其分子量的測定 (1)於A管注入沸點較試液高30度之 液體(水) ，將毛細管黏在銅管上 置於B管 (2)加熱A管，使沸騰
(3)維持整個系統密閉，移動水準瓶Ｋ　 如果量氣管Ｈ液面無顯著變化則 系統已封閉

23 密閉C.E，同時關G開F 一段時間後閉F開G，觀察量氣管Ｈ液位有無異 動 無異動表示Ｂ管內空氣溫度達到穩定值→才可 進行下一步驟 有異動則重複則重複上兩步驟

24 開G閉F，調節K水準瓶的液位與H量氣管液位等高 紀錄H液位為V1ml 將銅管下壓，使毛細管破裂(注意:不要有空氣進 入B管)

25 數據處理

26 理想氣體方程式 R：氣體常數=0.08206 P：實驗時的蒸氣壓(mmHg) Pw：飽和水蒸氣壓(表一) V：排除的空氣體積
T：觀測溫度(K) m：液體的重量(g)

27 凡得瓦方程式 P：觀測所得實際壓力(atm) T：觀測溫度(K) V：觀測蒸氣體積(l) a.b：凡得瓦常數(查表2) R：氣體常數= n：試樣莫耳數 M=m/n m=液體重量

28 伯舍樂方程式 P：觀測所得實際壓力(atm) V：觀測蒸氣體積(l) T：觀測溫度(K) R：氣體常數=0.08206 n：試樣莫耳數
Pc：臨界壓力(atm) Tc：臨界溫度(K) (表2) M=m/n m=試樣的重量

29 參考資料 維基百科 http://www.che.kuas.edu.tw/blog/36/20