รหัสวิชา 2302115 ภาคต้น ปีการศึกษา 2556 ความดันไอและความร้อนแฝงของการเกิดไอของน้ำ (Vapor Pressure & Latent Heat of Vaporization of Water) รหัสวิชา 2302115 ภาคต้น ปีการศึกษา 2556

ความรู้ก่อนทดลอง H2O(l) + ΔHvap  H2O(g) 2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ ความรู้ก่อนทดลอง H2O(l) + ΔHvap  H2O(g)

Vaporization and Condensation 2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ Vaporization and Condensation Hg barometer ความดันไอที่ภาวะสมดุล (equilibrium vapor pressure)

2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ Vapor pressure

Clausius–Clapeyron relation 2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ ความดันไอของของเหลวสัมพันธ์กับอุณหภูมิ ตาม Clapeyron equation Rudolf Clausius Benoît Paul Émile Clapeyron 1834 T = อุณหภูมิในหน่วย Kelvin (K) V = Vvap–Vliq Vvap = ปริมาตรของไอ Vliq = ปริมาตรของของเหลว Vvap >>> Vliq Hvap = ความร้อนแฝงของการเกิดไอ Clausius–Clapeyron relation dP = ΔHvap dT T ΔV

เมื่อพิจารณาว่า ไอ เป็น ideal gas 2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ Vvap = nRT P เมื่อพิจารณาว่า ไอ เป็น ideal gas (2) dP = ΔHvap dT T ΔV dP = ΔHvap P dT nRT2 n = 1 mole integrate dP = ΔHvap dT P nRT2 logP = -ΔHvap + C 2.303 RT Hvap มีค่าคงที่ในช่วงอุณหภูมิที่กำหนดให้ เมื่อ C = ค่าคงที่

เมื่อพิจารณาที่ T1 ซึ่งมี P1 เมื่อพิจารณาที่ T2 ซึ่งมี P2 2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ logP = -ΔHvap + C 2.303 RT เมื่อ C = ค่าคงที่ เมื่อพิจารณาที่ T1 ซึ่งมี P1 logP1 = -ΔHvap + C 2.303 RT1 เมื่อพิจารณาที่ T2 ซึ่งมี P2 logP2 = -ΔHvap + C 2.303 RT2 log P2 = -ΔHvap P1 2.303 R 1 1 + T2 T1

ความร้อนแฝงของการเกิดไอ (Latent Heat of Vaporization) 2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ ความร้อนแฝงของการเกิดไอ (Latent Heat of Vaporization) ΔHvap Ethanol 846 kJ/kg Acetic acid 402 kJ/kg Water 2257 kJ/kg Freon R-11 180 kJ/kg 1 kJ/kg = 0.43 Btu/lbm = 0.24 kcal/kg)

นิสิตเข้าปฏิบัติการ แต่งกายรัดกุม และคำนึงถึงความปลอดภัยแล้วหรือยัง 2302115 Gen Chem Lab I ปีการศึกษา 2553 นิสิตเข้าปฏิบัติการ แต่งกายรัดกุม และคำนึงถึงความปลอดภัยแล้วหรือยัง แว่นตานิรภัย เสื้อกาวน์ ติดป้ายชื่อตัวใหญ่ๆ

2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ กิจกรรมวันนี้

1. บรรจุน้ำกลั่นในบีกเกอร์ 2. บรรจุน้ำกลั่นให้เต็มหลอด 2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ ฝึกอ่านสเกลบนหลอดก่อนบรรจุน้ำ 1. บรรจุน้ำกลั่นในบีกเกอร์ 2. บรรจุน้ำกลั่นให้เต็มหลอด ระวังฟองอากาศ

2. คว่ำหลอดที่บรรจุน้ำกลั่นลงในบีกเกอร์ 2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ ระดับน้ำต้องท่วมหลอด 2. คว่ำหลอดที่บรรจุน้ำกลั่นลงในบีกเกอร์

ความดันภายนอก = ความดันภายในหลอด Patm = Pair + Pwater = 1.00 atm 2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ ส่วนที่เป็นอากาศ 3. ปรับอากาศในหลอดให้ได้ 1.50-2.00 mL โดยใช้หลอดหยด บีบอากาศเข้าไป ความดันภายนอก = ความดันภายในหลอด Patm = Pair + Pwater = 1.00 atm

4. จุ่มเทอร์โมมิเตอร์ลงในบีกเกอร์ 2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ 4. จุ่มเทอร์โมมิเตอร์ลงในบีกเกอร์

บันทึกอุณหภูมิและปริมาตรอากาศในหลอด (ตอนที่ 2) 2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ 5. ค่อยๆเติมน้ำแข็งพร้อมดูดน้ำออก และใช้แท่งแก้วคนเบาๆ จนอุณหภูมิใกล้เคียง 5 oC บันทึกอุณหภูมิและปริมาตรอากาศในหลอด (ตอนที่ 2) Pwater = 0 atm Patm = Pair = 1.00 atm

อย่าลืม วัดความดันอากาศภายนอกจากบารอมิเตอร์ (Patm) 2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ 6. ค่อยๆ ต้มน้ำในบีกเกอร์ให้ร้อนขึ้น และใช้แท่งแก้วคนเบาๆ จนอุณหภูมิใกล้เคียง 50 oC บันทึกอุณหภูมิและปริมาตรอากาศในหลอด (ตอนที่ 1) ต้มน้ำในบีกเกอร์ให้ร้อนขึ้นไปเรื่อยๆ พร้อมใช้แท่งแก้วคนเบาๆ บันทึกอุณหภูมิและปริมาตรอากาศในหลอด ที่อุณหภูมิ 55 – 80 oC อย่างน้อย 5 จุด อย่าลืม วัดความดันอากาศภายนอกจากบารอมิเตอร์ (Patm)

การคำนวณและการสร้างกราฟ 2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ การคำนวณและการสร้างกราฟ 1. หาจำนวน mol ของ Air ที่อยู่ในหลอด (nair ) ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 50c assume ว่า Pwater = 0 atm Patm = Pair = 1.00 atm nair = Pair@T0 V0 RT0 nair = Patm V0 RT0 จะได้

2. หา Pair@T1 ที่อยู่ในหลอดที่อุณหภูมิ T1 2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ 2. หา Pair@T1 ที่อยู่ในหลอดที่อุณหภูมิ T1 (อยู่ในช่วง 50 – 80 oC) ที่อุณหภูมิ T1 วัดปริมาตรได้ V1 Pair@T1 = nair RT1 V1 nair = Patm V0 RT0 แทนค่า V1 ที่อุณหภูมิ T1 วัดปริมาตรได้ V1 Pair@T1 = Patm V0 RT1 = Patm V0T1 RT0 V1T0

3. หา Pwater@T1 ที่อยู่ในหลอดที่อุณหภูมิ T1 (อยู่ในช่วง 50 – 80 oC) 2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ 3. หา Pwater@T1 ที่อยู่ในหลอดที่อุณหภูมิ T1 (อยู่ในช่วง 50 – 80 oC) ที่อุณหภูมิ T1 Patm = Pair @T1 + Pwater@T1 = 1.00 atm Pwater@T1 = 1.00 atm – Pair@T1 นำมาสร้างข้อมูล logPwater@T1 4. สรุปจะได้ข้อมูล T1 , Pwater@T1 กับ 1 T1 logP1 = -ΔHvap + C 2.303 RT1 เพื่อเขียนกราฟ

ตารางบันทึกผลการทดลอง 2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ ตารางบันทึกผลการทดลอง อุณหภูมิ (°C) V (mL) T (K) Pair (atm) Pwater (atm) logPwater 1/T (K-1) 80.0 75.0 70.0 65.0 60.0 55.0 50.0 5.0 + 273.0

และ....อื่นๆที่ผู้เรียนอยากจะบอกผู้สอน 2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ ประเมินผลการเรียนรู้ด้วยตนเอง (ทำเครื่องหมาย  ในช่องที่ต้องการ) หัวข้อ ผลการเรียนรู้ที่ได้ มาก ปานกลาง น้อย ไม่ได้เลย 1. อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความดัน/ปริมาตร/จำนวนโมล/และอุณหภูมิได้ตามกฎของแก๊สในอุดมคติ 2. แสดงวิธีการหาความดันไอของน้ำจากการทดลอง 3. อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความดันไอของน้ำกับอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงได้ตามสมการของ Clausius-Clapeyron 4. คำนวณหา ΔHvapของน้ำ 5. ยกตัวอย่างการนำค่า ΔHvap มาใช้ประโยชน์ และ....อื่นๆที่ผู้เรียนอยากจะบอกผู้สอน

2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 5 ความดันไอและความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ