V 13 Temperaturabhngigkeit des Dampfdrucks reiner Stoffe Ramona

V 13 Temperaturabhängigkeit des Dampfdrucks reiner Stoffe Ramona Mettgen & Ann-Kathrin Galle

Gliederung n n n n Was ist Dampf? Herleitung Clausius-Clapeyronsche Gleichung Herleitung Augustsche Dampfdruckformel Berechnung der molaren Verdampfungsenthalpie und der molaren Verdampfungsentropie Versuchsaufbau Durchführung und Auswertung Literaturwerte Phasendiagramm des Wassers

Was ist Dampf? - gasförmige Phase eines Stoffes - Moleküle in einer Flüssigkeit bewegen sich und stoßen aneinander Energieaustausch genügend Energie führt zu Verlassen der flüssigen Phase ebenso Rückkehr der Gasteilchen - DYNAMISCHES GLEICHGEWICHT

Dampfdruck Dynamisches Gleichgewicht → Sättigungsdampfdruck ist erreicht Dampfdruck nimmt mit steigender Temperatur zu (Erhöhung der kin. Energie) p = f(T)

Clausius-Clapeyronsche Gleichung Gl=Gg d. Gl=d. Gg Freie Enthalpie G ist Zustandsfunktion Totales Differential ist gegeben

Guggenheimsche Merkschema + S - U H p V A G - T + 1. In der Mitte steht die Zustandsgröße umgeben von ihren Variablen. → totales Differential ist gegeben 2. 2. Pfeile innerhalb: geben Vorzeichen der Differentialquotienten an (gegen: - ; mit: +) 3. 3. Doppelpfeile außen: Maxwell-Relationen

gesucht: + S - U H p V A G + T -

Fortsetzung Herleitung Clausius-Clapeyronsche Gleichung einsetzen in das totale Differential:

Gibbs-Helmholtz: ∆G = ∆H - T∆S = 0 im Gleichgewicht einsetzen in: beschreibt jeden Phasenübergang Clausius-Clapeyronsche Gleichung

Augustsche Dampfdruckformel Drei Näherungen: 1. Vg>>Vl 2. Ideales Verhalten angenommen 3. DHverd temperaturunabhängig (im betrachteten Temperaturbereich)

-integrieren: Augustsche Dampfdruckformel y = m ∙ x+b Geradengleichung

molare Verdampfungsenthalpie R=8, 314 J/(mol∙K)

molare Verdampfungsentropie Annahme p=1 bar mit

Versuchsaufbau

Versuchsauswertung

Berechnungen

Endergebnisse ∆Hverd. = 42, 58 ± 2, 18 k. J∙mol-1 ∆Sverd. = 114, 72 ± 4, 76 J∙mol-1∙K-1 Literaturwerte ∆Hverd. = 40, 67 k. J∙mol-1 ∆Sverd. = 109, 1 J∙mol-1∙K-1

Phasendiagramm von Wasser

Warum hat die Schmelzkurve eine negative Steigung? Clausius-Clapeyron-Gleichung beschreibt jeden Phasenübergang macht eine Aussage über die Steigung der Kurve T>0 ∆H > 0 Die Dichte von Wasser erreicht bei 4°C ihr Maximum. → Dichte unter 0, 01°C (Tripelpunkt) ist kleiner als am Tripelpunkt → Volumen nimmt bis 0, 01 °C zu → ∆V ist negative Steigung der Schmelzkurve