순수액체의 증기압(물리화학 실험)

목차

1. 실험목적
2. 이론
3. 시약 및 기기
4. 실험과정
5. 실험결과
6. 고찰
7. 참고문헌

본문내용

1. 실험목적
액체의 기화 엔탈피는 건조, 증발, 증류 등 산업 여러 분야의 공정에서 매우 필요한 열역학적인 기초자료이다. 이번 실험에서는 여러 온도에서의 증기압을 측정하고, 클라우시스-클라페이런(Clausius-Clapeyron)식을 이용하여 액체의 기화 엔탈피를 알아낸다.

2. 이론
① 증기압력
진공상태의 계에 액체를 넣으면, 액체의 성질과 온도에 따라 일정 값에 도달할 때까지 분자들이 액체상에서 기체상으로 이동한다. 이 때의 압력을 주어진 온도에서의 증기압력이라하고, 두 개의 상이 특정한 온도에서 서로 평형에 있는 한, 평형 증기압력은 존재하는 액체와 증기의 양에 무관하다. 온도가 증가함에 따라 증기압력은 임계점에 이를 때까지 증가하게 되고, 이 임계점에서는 두 상의 계가 균일하며 하나의 상을 갖는 유체가 된다.
즉, 증기압이란 고체 · 액체의 기화에 의한 압력이다. 일정한 온도에서는 증기압은 어느 상한까지 밖에 도달하지 않는데, 이것을 포화 증기압이라고 한다.

<중 략>

증기압은 그 단위공간의 압력에 영향을 받는다. 분자의 액체 상태에서 기체상태로의 상변화는 분자의 운동에너지가 대기압에 의한 위치에너지보다 크게 되면 발생한다. 즉, 압력이 증가하면 상변화를 하기 어렵게 되어 증기압력은 감소하게 된다. 또한, 분자의 운동은 온도에 영향을 받으므로, 대기압이 증가할수록 상변화에 필요한 에너지는 증가하게 되고, 끓는점은 올라가게 된다. 반대로 대기압이 감소하면, 상변화에 필요한 에너지가 감소하므로 낮은 온도에서도 액체는 끓는다.

<중 략>

이번 실험은 를 일정한 압력에서의 끓는점 변화를 측정하여 의 몰증발열을 구하는 것이다. 압력을 증가시키는 조작과정을 거치면서 각각의 압력에서 의 끓는점을 측정했고, 그 값을 압력읜 lnP(y-축), 온도는 1/T(x-축)으로 하여 하나의 직선을 구했다. 이것은 Clausius-Clapeyron 방정식을 나타내는 직선으로 직선의 기울기는 -/R 임을 이용해 시료의 증발열 를 구할 수 있었다. 여기서 R은 기체상수 8.314J/mol K 이다. 이 실험에서 증기압은 온도에 의한 함수이며, 증기압이 높을수록 그에 따른 끓는점도 높아진다.

참고 자료

김성규 외 22명,『물리화학실험』, 대한화학회, 청문각, 2009, p32~37
김정림, 『물리화학 실험』, 자유아카데미, 2003, p187~201
최종하 외 2명, 『물리화학실험』, 자유아카데미, 2013, p141~149
Peter Atkins and Julio de Paula, 『물리화학(9판)』, 교보문고, 2010, 4장
Raymond Chang, 『일반화학(10판)』, 사이플러스, 2011, 11장
구글, 순수한 액체의 증기압, 이미지 참조
네이버, 시약 참조