液體飽和蒸汽壓實驗裝置的改進

王勤 胡新良

（湖北工程學院化學系，湖北 孝感 432100 ）

飽和蒸汽壓是液體物質(zhì)的一個重要參數(shù)。測定液體的飽和蒸汽壓是普通本科院校化學專業(yè)物理化學實驗必做實驗之一。它能幫助學生進一步理解氣液平衡，克拉貝龍方程，以及吉布斯相律等概念。液體飽和蒸汽壓的測定多采用的是靜態(tài)法，通過壓力的調(diào)節(jié)進樣，調(diào)節(jié)樣品U型管液面的平衡（如圖1所示），并在平衡時讀出壓力計的大小，即可獲得飽和蒸汽壓。

圖1：普通飽和蒸汽壓的測量裝置圖

這套裝置存在以下缺點：

1.等壓計拐彎太多，而且封閉性太好，導致每次清洗，烘干，裝樣或烘干樣品時，操作非常麻煩，需要花很長時間才能將舊的樣品倒出，新的樣品裝入，使學生做實驗的預備過程很繁瑣。

2.在同學們初做實驗時，由于對整個系統(tǒng)的運作還不夠熟悉，很容易使U型管中的液體倒吸入安全瓶，導致必須重新開始抽氣，如果實驗精度要求高的話就需要重新排凈空氣，這樣一來，就大大增加了實驗的工作量。

3.由于實驗裝置 U型管上方與冷凝管之間的玻璃管也太細，導致操作過程中也很容易破碎，所以需要考慮一下改進這個主裝置。

總之，由于這種傳統(tǒng)裝置的壓力很容易變化，不易操作，U型管的平衡又很不容易調(diào)節(jié)，而且很容易發(fā)生倒吸，導致實驗過程操作很困難。我們需要對實驗裝置的易碎性和裝樣方法進行改進。筆者根據(jù)一些經(jīng)驗和一些文獻的啟發(fā)，特設計新的測試裝置如圖2：

新裝置的使用方法：

1 在大燒杯和內(nèi)燒杯中裝入待測液體，用恒溫槽加熱使其達到所需的溫度。

2 此時大燒杯內(nèi)的液體由于熱脹冷縮而體積增大，導致容器4內(nèi)液面下降，容器5內(nèi)液面升高。

3 為了使液面重新恢復平衡，開始從大燒杯中抽氣，直到兩液面恢復平衡，讀數(shù)，即可得到此時兩個燒杯液面平衡時的壓力大小。

4 由于液體變成飽和蒸汽是一個過程，所以這個過程應該是一個類似準靜態(tài)過程的緩慢動態(tài)過程，此過程中抽氣速度和壓力的降低都比較緩慢。

5 每次做完實驗之后，溫度降低，會使系統(tǒng)內(nèi)氣體體積減小，此時打開活塞3，可以讓整個系統(tǒng)的氣壓達到平衡點。

6 但可設置某一個溫度點，然后調(diào)整系統(tǒng)使之達到平衡，記錄數(shù)據(jù)，然后再設置另一個點，以此類推，即可完成實驗。

該實驗裝置的優(yōu)點是：

1 燒杯4，5都是普通易得的簡單燒杯，只要保證活塞性能完好，由于它們都有缺口，也不可能存在因氣體擠壓而爆裂。（當氣溫升高過快時，可以適當打開3閥門使部分液體蒸汽排出。

2 溫度計直接插入大燒杯而非恒溫槽，所以測量誤差應該很小，如有需要，可以在小燒杯中也安置一個溫度計，使測量更加精確。

3 由于整個過程不可能存在空氣倒灌的現(xiàn)象，即使學生操作不熟練也不會出現(xiàn)圖 1中實驗裝置混入空氣而不得不將整個實驗重做的情況。

4 在實驗前，可以事先將燒杯5中裝滿待測液體，這樣就免去了排空氣的過程，大大減少了因裝置中有空氣混入而造成的系統(tǒng)誤差，也方便了實驗的操作。

5 由于實驗裝置的簡單易用，可以采用兩組合用一個恒溫槽的方式，大大節(jié)省了實驗開支。

6 新的裝置易于拆卸，清洗，裝樣，且結(jié)構(gòu)簡單，無需特殊工藝制作，可反復使用。

需要注意的是，此裝置若用于測量有機物的飽和蒸汽壓，兩個燒杯的橡皮塞要選用硫化較為完全的優(yōu)質(zhì)橡皮塞，且未免橡皮塞表面的其他有機物污染待測液體，在組裝前要將橡皮塞用所測液體清洗干凈。

經(jīng)過改進，該實驗裝置的制備比原來簡單，廉價了很多，且不容易引起倒吸，在實驗過程中也不會突然因用力過度而折斷，操作方便，原理清楚，宜于推廣。