Визначення тиску пара засноване або на безпосередньому вимірі тиску, створюваного паром, що знаходяться в фазовому рівновазі з рідким або твердим речовиною, або шляхом непрямих спостережень за поведінкою пара в припущенні, що він має властивості ідеального газу.

Для визначення тиску пари речовини можна застосовувати практично будь-який тип манометра. Однак багато дослідників вважають за краще використовувати для цієї мети спеціально сконструйовані прилади, які отримали назву тензіметров (від латин. Tendere - натягувати, напружувати + ... метр).

Тензіметр об'єднує в одне ціле, без будь-яких перехідних вузлів, манометр і нагрівається посудину з речовиною, тиск пара якого вимірюють. Прилад дозволяє і зробити відбір порції пара для визначення його молекулярного складу.

Відомо багато різних тензіметров, серед яких найбільш простими є прилади, в яких пар знаходиться в ізольованому від зовнішнього середовища обсязі, і прилади, що дозволяють переносити пар речовини потоком інертного газу. Перші отримали назву статичних, а другі - динамічних тензіметров.

Статичні тензіметри. У приладах цього типу часто застосовують принцип роботи вакуумметрів Боденштейна і ложечкового (див. Рис. 247).

Тензіметр Суворова (рис. 249, о) виготовляють з схемою з малим термічним коефіцієнтом лінійного розширення (скло марки ТС або "пирекс",), дозволяють використовувати прилад в температурному інтервалі 30 - 500 ° С.

У цьому тензіметре до скляної мембрани, 12 діаметром 20 мм приварюють строго по центру скляну нитку 8 товщиною близько 1 мм. Під мембраною зовні до трубки судини 14

Мал. 249. Тензіметр Суворова (а) і ізотоніскоп Сміта - Меньеса (6): б 1 - трубка; 2 - триходовий кран; 3 - посудина для ртуті: 4 - нуль-манометр; 5 - посудина з речовиною; 6 відросток; 7- термостат; 8- термометр

приварюють другу нитку 10 такої ж товщини і кінці їх споюють на відстані 100 - 150 мм від поверхні мембрани. При коливаннях мембрани нитку 8 переміщається уздовж своєї осі, що призводить до вигину голки (через нерухомості нитки 10) вправо або вліво щодо індикатора нуля 7. Система двох ниток збільшує зсув голки приблизно в 100 разів щодо зміни положення мембрани. Конструкція приладу дозволяє спостерігати за коливаннями голки поза термостата 15.

Щоб виміряти тиск пара, навішення речовини масою не більше 1 г вводять через відросток 13 в посудину 14 після чого з нього Видаляють, повітря і відросток запаюють. Тензіметр приєднують за допомогою вакуумного шланга 6 до компенсаційно-вимірювального вузла 1-5. Трубку 5 приєднують до вакуумметром, а трубку 1 до вакуум-ому насосу. Трубка 3 пов'язана через триходовий кран 2 з атмосферою. Кран 4 під час роботи приладу повинен бути завжди закритий. Його відкривають тільки для компенсації тиску в камері 14.

Після завантаження речовини прилад поміщають в термостат 15 із заданою температурою, контрольованої термометром 9.

Тиск пара речовини знизу на мембрану 12 викликає зміщення голки 8 щодо індикатора 7. Для повернення голки до вихідного положення в посудину 11, вакуумований перед досвідом, обережно впускають повітря через трубку 3, відкривши кран 4 і відзначають по вакуумметром, приєднаному до трубки 5, тиск , яке і буде тиском пари речовини.

Суворов Андрій Володимирович (р. 1926) - російський физикохимик, вивчаю ший термодинаміку газоподібного стану речовини.

Ізотоніскоп Сміта - Меньеса (рис. 249,6) представляє прилад з вбудованим ртутним манометром. У ізотоніскоп (від грец isos - рівний, однаковий + tonos - напруга + skopeo - спостерігаю, дивлюся) через відросток б вносять в посудину 5 досліджувана речовина, а в посудину 3 обережно наливають через трубку 1 і триходовий кран 2 ртуть. Відросток 6 запаюють і весь прилад ретельно вакуумируют через трубку 1. Потім ізотоніскоп нахиляють і переливають всю ртуть в манометр 4, попередньо закривши кран 2. У такому вигляді прилад готовий для вимірювання тиску пари речовини, що знаходиться в посудині 5.

Ізотоніскоп занурюють в термостат 7. Тиск пара речовини викликає підвищення стовпчика ртуті в лівому коліні манометра. Для вирівнювання рівнів ртуті в колінах манометра в нього через трубку 1 при відкритому крані 2 обережно впускають повітря і відзначають тиск по манометру, приєднаному через бічну трубку триходового крана. Це тиск і буде тиском пари речовини, що знаходиться в посудині 5. Одночасно записують свідчення термометра 8.

Істотний недолік ізотоніскопа - контакт пара з ртуттю або інший манометричної рідиною, що обмежує коло речовин, тиск парів яких можливо визначити за допомогою цього приладу.

Динамічні тензіметри. У приладах такого типу над нагрітим твердим речовиною пропускають газ, який насичується парами речовини, а потім від них звільняється, що і дозволяє встановити тиск пара. Динамічні тензіметри дають надійні результати тільки в тому випадку, якщо тиск пари помітно менше тиску газу-носія. Зазвичай верхньою межею вважається тиск пара порядку (1 - 3) • 104 Па (до 200 торр).

Тензіметр з потоком газу-носія (рис. 250, а) складається з наступних вузлів: реометра 1, термостата 3, сатуратора 4, конденсатора 5 і газометра 7 з приймачем рідини 8.

Газ-носій, проходячи реометр, надходить в сатуратор з досліджуваним речовиною. Температура сатуратора підтримується постійної і контролюється термометром 2.

\ C. 250 Прилад для вимірювання тиску пари методом потоку (а) і сатуратори (б-г):

ft / - капіляр; 2 - колба з речовиною; J - пористий скляний патрон; м I - скляний змійовик; 2 пориста скляна пластинка; 3 речовина; м I - пористий скляний патрон; 2 - речовина

У сатураторі газ-носій насичується парою речовини і надходить в конденсатор, що охолоджується в посудині Дьюара 6.В конденсаторі відбувається десублімації речовини, а газ-носій збирається в газометр для визначення обсягу при строго визначених атмосферному тиску і температурі. Замість обсягу газу вимірюють обсяг витісненої з газометра води.

Тиск пара речовини р (в торр) знаходять за рівнянням стану ідеального газу, допускаючи, що парціальний тиск пари мало в порівнянні із загальним тиском газу-носія:

(10.10)

де до mв - маса конденсату, г; Мв - молярна маса речовини пара, г / моль; R - універсальна газова постійна, рівна 62,363 л торр / (моль К); Г - температура, К; V- обсяг минулого газу-носія, л.

Для розрахунку тиску пари р застосовують і інші соотноше-Якщо виходити з рівняння Дальтона для ідеальних газів:

(10.11)

де Р - загальний тиск: рх - визначається парціальний тиск пара речовини: рг - парціальний тиск газу-носія), то об'єднуючи рівняння (10.11) з рівнянням Менделєєва - Клайпейрона, отримаємо

(10.12)

де nх і nг - число молей речовини, виявленого в конденсаторі 5 і число моделей інертного газу-носія, зібраного в газометр 7. 40

(Дальтон Джон (1766-1844) - англійський хімік і фізик, який відкрив кратних відносин і обгрунтував основні ідеї хімічної атомістики)

Важливою частиною установки, в якій використовується метод no. струму, є сатуратор 4, де відбувається насичення газу. носія паром речовини і вирівнювання їх температур. Окремі види сатураторів наведені на рис. 250,6 м

У сатураторі поверхню контакту речовини з газом-носієм повинна бути якомога більшою для насичення останнього паром. Щоб запобігти дифузію пара в напрямку, протилежному потоку газу, вхідні трубка 1 сатуратора (рис. 250, б, в) закінчується або капилляром, або змійовиком. Іноді використовують тільки пористий скляний патрон 1 на вихідний трубці (рис. 250, г).

Зменшення термодифузії пара в напрямку потоку газу-носія досягається введенням в вивідну трубку сатуратора перед конденсатором пористого скляного фільтра 9 (рис. 250, о) і 3 (рис. 250,6) або пористої скляної пластинки 2 (рис. 250, в). Щоб газ-носій прийняв температуру пара перед проходженням через речовина, його спочатку направляють в скляний змійовик (рис. 250, в). Як правило, швидкість газу-носія підтримують в інтервалі від 1 до 50 мл / хв, регулюючи її реометром 1 (рис. 250, а). При меншій швидкості збільшується дифузія пара в сторону, зворотний руху потоку газу-носія, а при великих швидкостях останній не насичується парою.

До змісту