Tillståndsekvation och kritisk punkt av etan

Försöket avser Vi ska bestämma fasdiagram för etan, bestämma fluidens kritiska punkt och observera kritisk opalescens. Detta ska ge en större förståelse av tillståndsekvationer av reella gaser, av fasdiagram, och av kritiska fenomen. Försöksutrustning Phywe kritisk-punkt-apparat 04364.10; komprimerar en gas i ett glasrör med hjälp av kvicksilverhydraulik; tryck mäts med en manometer upp till 50 eller 60 bar; glasröret befinner sig i en plastcylinder varigenom vatten rinner från ett vattenbad. Plastbalja 02085.00 (för att fånga upp kvicksilver i fall säkerhetsventilen spricker) Etan (finns redan i apparaten) Doppvärmare 1500 watt med termostat 08488.93 Vattenbalja 08487.02 Slangar för att pumpa runt vattnet Termometrar

Etanmolekyl, C2H6

Genomförande

Glaskapillären är redan fylld med etan. Börja med kall vatten i baljan, vrid termostaten till låg temparatur så att doppvärmaren inte slår på. Sätt igång pumpen och justera vattenflödet genom plastcylindern så att glasröret står helt under vatten. Mät tryck med manometer och temperatur med den fingraderade kvicksilvertermometern i cylindern. Ändra volum med den hydrauliska ratten.

• Mät tryck som funktion av volym vid denna temperatur (en isoterm).
• Värm upp till över rumstemperatur; mät trycket som funktion av temperatur; justera volumen så att det alltid också finns gas i röret.
• Mät isotermer vid två till temperaturer under T_c, vid T_c (32,0 °C) och vid två temperaturer över T_c.
• Mät en isokor genom kritisk punkt; börja vid ungefär 30 °C och ställ in volumen så att meniskus delar volumen i ungefär lika delar vätska och gas. Höj temperaturen i små steg. Se hur formen och kontrast av meniskus försvinner när skillnaden i densitet mellan gas och vätska blir allt mindre. Kanske man kan se kritisk opalescens vid den kritiska temperaturen. Låt sedan vattnet kyla ner; då kan man säkert få se kritisk opalescens straks innan meniskus åter blir synlig.

Bearbetning

Redogörelsen för den här laborationen måste vara ganska utförlig.

• Plotta isotermerna i ett p-V diagram; markera gränsen för koexistensområdet.
• Plotta tre isotermer (under, vid och över kritisk temperatur) tillsammans med isotermen enligt Van der Waals tillståndslag, använd litteraturvärden för konstanterna a och b. Alternativ: plotta dimensionslösa isotermer p'=8T'/(3V'-1) - 1/V'² och jämför med era värden i reducerade enheter p'=p/p_c, osv.
• Plotta mättnadsångtryck av etan som funktion av temperatur. Plotta även dess logaritm som funktion av reciprok temperatur och bestäm kurvans lutning (med statistiska felgränser); vilken tolkning har det här värdet?
• Beskriv och förklara era iakttagelser om de kritiska fenomenen.

Länkar

• " Thermal equation of state and critical point", PhyWes handledning, med data för SF₆
• Martyn Poliakoff demonstrerar kritisk punkt - YouTube