물의 증기압 및 증발열
1. 실험제목- 물의 증기압 및 증발열
2. 실험목적- 일정량의 공기를 물 속에 거꾸로 세운 눈금 실린더에 모아서 증기로 포화시키고, 온도를 변화시키며 모은 기체(공기와 수증기의 혼합물)의 부피를 측정하여 물의 증기압을 구한다.
3. 실험이론
①1]증발(evaporation)
액체가 개방된 용기에서 완전히 없어지는 것을 의미하며 이는 강한 분자간의 인력을 극복하는 것으로써 에너지를 소모하는 발열반응이다.
이처럼 1기압의 압력에서 물이 증발하는데 필요한 에너지를 증발열이라고 한다.
온도에 의한 증기압의 관계는 기체를 이상기체로 가정할 때 다음의 clausius-clapeyron 식에 의해 표시되어진다.
Hvap → 물의 증발열(kj/mol) R → 기체상수(0.08266 latm/molk)
P → 증기압(atm) T → 온도(℃)
②물의 증발열 측정
액체의 증기 압력은 분자간 인력과 온도에 의존한다. 분자간 인력이 작을수록 느슨하게 묶여있는 분자들이 쉽게 떨어져 나갈 수 있기 때문에 증기 압력은 커지고, 온도가 높을수록 큰 운동 에너지를 갖는 분자의 수가 증가하여 액체 상태의 분자가 분자간 인력을 극복하기 쉬워 증기 압력이 커진다.
온도에 의한 증기압의 변화는 클라우지우스-클라페이롱 식으로 나타내어지고, 이 식으로부터 물의 증발열을 구할 수 있다.(단, 기체는 이상 기체이다.)
( △Hvap : 증발열, Pvap : 증기압, R : 기체 상수, C : 각 물질의 고유한 상수, 2.303이라는 숫자는 상용 대수와 자연 대수 사이의 전환 인자(ln x = 2.303 log x) )
따라서, 증발열은 △Hvap = 2.303R ×logPvap/(1/T)이 된다. 증기압의 로그값과 1/T의 그래프를 그리면 직선이 되고, 그 직선의 기울기(logPvap/(1/T))로부터 물의 증발열을 구할 수 있다.
③2]이상 기체와 실제 기체
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2013.04.23
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