Работа выполняется в присутствии преподавателя или инженера

Выполнение измерений

1. Подключите cassy lab2, загрузите соответствующий файл настроек.

2. Подавайте в камеру 1 газ из баллона СO₂, поворачивая вентиль. Давление установлено на 1500 гектопаскаль;

3. Запустите измерения температур в камерах и разность температур и давления в зависимости от времени в cassy lab2, нажав F9.

4. Повторите измерения 2-5 для газа гелия.

5. По графикам определите время релаксации.

6. Проанализируйте полученные результаты, объясните повышение и понижение температуры во второй камере прибора Джоуля-Томсона для разных газов.

236. ПОНИЖЕНИЕ ТОЧКИ ЗАМЕРЗАНИЯ ВОДЫ

Введение

Условием кристаллизации является равенство давления насыщенного пара растворителя над раствором давлению пара над твёрдым растворителем. Поскольку давление пара растворителя над раствором всегда ниже, чем над чистым растворителем, это равенство всегда будет достигаться при температуре более низкой, чем температура замерзания растворителя. Так, океанская вода начинает замерзать при температуре около минус 2 °C. Разность между температурой кристаллизации растворителя T°_fr и температурой начала кристаллизации раствора T_fr приводит к понижению температуры кристаллизации. Изменение температуры кристаллизации бесконечно разбавленных растворов не зависит от природы растворённого вещества и прямо пропорционально моляльной концентрации раствора m.

T°fr- Tfr=Km

(1)

Моляльная концентрация — количество растворённого вещества (число молей) в 1000 г растворителя. Измеряется в [моль/кг]. Поскольку по мере кристаллизации растворителя из раствора концентрация последнего возрастает, растворы не имеют определённой температуры замерзания и кристаллизуются в некотором интервале температур. Коэффициент пропорциональности K в выражении (1) - этокриоскопическая постоянная растворителя, имеющая физический смысл понижения температуры кристаллизации раствора с концентрацией 1 моль/кг. Для воды она равна 1.86 K·моль^-1·кг.

В свойствах смесей есть интересная закономерность: температура плавления смеси нескольких веществ ниже, чем температура плавления каждого из чистых веществ по отдельности. Например, температура плавления чистой воды (в виде льда или снега) 0⁰С. Если смешать лёд с поваренной солью, то смесь начинает плавиться при более низких минусовых температурах. Температура плавления зависит от соотношения льда и соли, скорости перемешивания и даже степени измельчения льда. Самая низкая температура замерзания данного раствора соли называется криогидратной температурой (точкой). Для раствора NaCl криогидратная температура минус 21,2°C при концентрации 23,1%.

Криоскопическим методом можно определить молекулярную массу вещества. Молекулярная масса — масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы, численно равна молярной массе, но, однако, они различаются по размерности.

Для растворов, проводящих электрический ток (электролитов) в отклонение температуры замерзания раствора Вант-Гофф внес поправку, учитывающий диссоциацию молекул растворенного вещества – изотонический коэффициент i:

T°fr- Tfr=iKm.

(2)

Цель работы

Измерить криоскопическую константу воды; молекулярную массу вещества; изотонический коэффициент Вант-Гоффа

Решаемые задачи

ü измерение температуры с помощью термопары

ü использования прибора для криометричеких измерений для измерения температуры замерзания растворов

ü наблюдение фазового перехода первого рода

Экспериментальная установка

Приборы и принадлежности

ü Мерный цилиндр 100мл

ü Фарфоровая ступка, 113 мм Ш

ü Ванночки для весов

ü Воронка

ü Адаптер, конус резьба

ü Цифровой термометр

ü Шпатель, 150 x 5 мм

ü Шпатель с наконечником в виде ложки, 150 x 22 мм

ü Фарфоровый пестик, длина 100 мм

ü Датчик температуры NTС , длинный

ü Аппарат для определения молярной массы - температура застывания

ü Гидрохинон, 250 г

ü Хлорид натрия, 500г

ü Цифровой секундомер

ü Прецизионные электронные весы ТЕ-153

 

Рис.1. Прибор для криометрических измерений.

 

 

Порядок выполнения работы

 

Требования безопасности при использовании сосуда Дьюара