순수한 액체의 증기압
1. 요약 & 서론
이 실험의 목적은 300-760mmHg 압력하에서 동역학적 방법(dynamic method)으로 액체의 증기압을 측정하는 것이다. 평균증발열은 증기압 데이터로 계산한다.
코크를 닫고 액체는끓는 점이 변하지 않아 일정온도를 읽을 수 있을 때까지 가열한다. 액체의 온도, 실내온도, 수은기압계의 수은주의 높이 그리고 대기압을 기록한다. 계는 장치내의 압력이 약 400mmHg로 될 때까지 진행한다.
2. 이론
평형상태의 열역학적 항목들은 순수액체들의 온도에 따라 증기압의 변화를 예시한다. Clausius-Clapeyron식은 보통 이 변화를 설명하는 데 이용된다. 이 식의 전개에는 몇 가지 가정이 따른다.
(1) 액체와 기체상 사이의 평형상태
(2) 증기는 이상기체이다.
(3) 액체의 몰부피는 증기의 몰부피에 비교해 무시할 수 있다.
(4) 증발열은 온도에 무관하다.
가정 (1)은 기체상의 화학퍼텐셜과 액체상의 화학퍼텐셜이 같은 것을 내포한다. 가정 (2)는 변수로서 기체의 부피를 제거하는 데 상태방정식이 필요함을 뜻한다. 가정 (3)은 문제에서 액체의 부피를 제거하는 데 필요하다. 가정 (4)는 결고로서 생기는 미분방정식의 적분을 용이하게 한다.
Clausius-Clapeyron식의 전개는 가정 (1)로부터 시작하는데, 다음과 같이 액체상과 기체상의 화학퍼텐셜의 미분변화를 연결하는 수학적 표현으로 나타낸다.
di(v) =di(l) (1)
여기서 v는 증기를, l은 액체를 표시한다. 이 경우 한 성분만을 고려하므로 첨자 i는 생략한다. 한 가지 성분만을 포함하는 상에서는 는 단순히 그 상의 몰수로 나눈 Gibbs자유 에너지이다. 그러므로
d(v) = -S(v)dT + V(v)dP (2)
여기서 S, V는 몰양들이다.
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2011.03.11
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