Методы измерения давления при разных температурах

Экспериментальные данные по упругости паров в настоящее время получают различными методами [ 2 ].

Прямое определение давления пара вещества выполняется с помощью ртутных, спиральных, мембранных, радиационных манометров.Косвенное определение давления пара вещества предполагает его вычисление по результатам измерения других физических величин, полученных в ходе опыта.

Так, измерив потерю массы ∆ вещества, находящегося в объеме V при температуре T, вычисляют

(3)

( - молекулярная масса j- того вещества)

Поскольку

кмоль,

и (3) следует, что

(4)

Ясно, что для расчета по (4) нужно допустить, что насыщенный пар j- того вещества в условиях опыта обладает свойствами идеального газа.

Если определена мольная теплота испарения жидкости q_исп [3, с. 167] и известно давление при температуре Т₁, то давление при температуре Т₂ можно найти по формуле

(5)

которая следует из формулы (V – 3) в [3, с.163].

Это уравнение получено с допущением того, что разность коэффициентов сжимаемости газа и жидкости

,

что в наибольшей степени вероятно при и , т.е. если считать жидкость несжимаемой, а пар идеальным газом.

При использовании метода "струи" над поверхностью вещества под общим давлением Р пропускают N₂ моль инертного газа и определяют число моль N₁ унесенного потоком пара вещества. Давление насыщенного пара определяют по формуле [2, с. 254]:

(6)

Эта формула не учитывает реальные свойства насыщенного пара вещества и его содержания в потоке инертного газа, которое определяется линейной скоростью этого потока (струи).

Можно показать, что более точное выражение имеет вид

(7)

Видно, что только если и соотношение скорости струи и скорости испарения приводят к = 1, из (7) получается (6).

В методе Ленгмюра, экспериментально определив массу вещества m, испарившегося в вакууме с единицы поверхности S за единицу времени τ, величину давления насыщенного пара вычисляют по формуле

= , (8)

где α- безразмерный¹ коэффициент Ленгмюра.

В методе Кнудсена эксперементрально определяют количество насыщенного пара, выходящего из сосуда за единицу времени через отверстие известной малой площади, т.е.

¹ Под корнем в (7) имеем и [ ] = = (см. табл. 2 в [ 4 ])

скорость испарения W^m. Давление пара вычисляют по формуле

= , (9)

где К- коэффициент (безразмерный, если [ ] = ).

Известны и другие методы косвенного определения давления насыщенных паров (например, изотонный метод, основанный на измерении активности неактивного образца [ 2 ]). Общей чертой этих методов являются инструментальные измерения некоторых физических величин и вычисление по измеренным значениям давления паров с помощью приведенных формул. При этом первое порождает случайную составляющую ошибки окончательного результата,авторое, вследствие несовершенства формул, систематическую.

Таким образом, фактические данные могут отклоняться от расчётных по (2) значений упругости паров веществ не только из-за сложности измерений в широких диапазонах температуры и давления, исключительного разнообразия исследуемых веществ, изгибов кривых давления пара в точках плавления² и обрыва этих кривых в критических точках³, но и из-за случайных ошибок эксперимента и систематических ошибок порождаемых формулами, используемыми в косвенных методах.