液體飽和蒸汽壓實驗裝置的改進

王勤 胡新良

（湖北工程學院化學系，湖北 孝感 432100 ）

飽和蒸汽壓是液體物質的一個重要參數。測定液體的飽和蒸汽壓是普通本科院校化學專業物理化學實驗必做實驗之一。它能幫助學生進一步理解氣液平衡，克拉貝龍方程，以及吉布斯相律等概念。液體飽和蒸汽壓的測定多采用的是靜態法，通過壓力的調節進樣，調節樣品U型管液面的平衡（如圖1所示），并在平衡時讀出壓力計的大小，即可獲得飽和蒸汽壓。

圖1：普通飽和蒸汽壓的測量裝置圖

這套裝置存在以下缺點：

1.等壓計拐彎太多，而且封閉性太好，導致每次清洗，烘干，裝樣或烘干樣品時，操作非常麻煩，需要花很長時間才能將舊的樣品倒出，新的樣品裝入，使學生做實驗的預備過程很繁瑣。

2.在同學們初做實驗時，由于對整個系統的運作還不夠熟悉，很容易使U型管中的液體倒吸入安全瓶，導致必須重新開始抽氣，如果實驗精度要求高的話就需要重新排凈空氣，這樣一來，就大大增加了實驗的工作量。

3.由于實驗裝置 U型管上方與冷凝管之間的玻璃管也太細，導致操作過程中也很容易破碎，所以需要考慮一下改進這個主裝置。

總之，由于這種傳統裝置的壓力很容易變化，不易操作，U型管的平衡又很不容易調節，而且很容易發生倒吸，導致實驗過程操作很困難。我們需要對實驗裝置的易碎性和裝樣方法進行改進。筆者根據一些經驗和一些文獻的啟發，特設計新的測試裝置如圖2：

新裝置的使用方法：

1 在大燒杯和內燒杯中裝入待測液體，用恒溫槽加熱使其達到所需的溫度。

2 此時大燒杯內的液體由于熱脹冷縮而體積增大，導致容器4內液面下降，容器5內液面升高。

3 為了使液面重新恢復平衡，開始從大燒杯中抽氣，直到兩液面恢復平衡，讀數，即可得到此時兩個燒杯液面平衡時的壓力大小。

4 由于液體變成飽和蒸汽是一個過程，所以這個過程應該是一個類似準靜態過程的緩慢動態過程，此過程中抽氣速度和壓力的降低都比較緩慢。

5 每次做完實驗之后，溫度降低，會使系統內氣體體積減小，此時打開活塞3，可以讓整個系統的氣壓達到平衡點。

6 但可設置某一個溫度點，然后調整系統使之達到平衡，記錄數據，然后再設置另一個點，以此類推，即可完成實驗。

該實驗裝置的優點是：

1 燒杯4，5都是普通易得的簡單燒杯，只要保證活塞性能完好，由于它們都有缺口，也不可能存在因氣體擠壓而爆裂。（當氣溫升高過快時，可以適當打開3閥門使部分液體蒸汽排出。

2 溫度計直接插入大燒杯而非恒溫槽，所以測量誤差應該很小，如有需要，可以在小燒杯中也安置一個溫度計，使測量更加精確。

3 由于整個過程不可能存在空氣倒灌的現象，即使學生操作不熟練也不會出現圖 1中實驗裝置混入空氣而不得不將整個實驗重做的情況。

4 在實驗前，可以事先將燒杯5中裝滿待測液體，這樣就免去了排空氣的過程，大大減少了因裝置中有空氣混入而造成的系統誤差，也方便了實驗的操作。

5 由于實驗裝置的簡單易用，可以采用兩組合用一個恒溫槽的方式，大大節省了實驗開支。

6 新的裝置易于拆卸，清洗，裝樣，且結構簡單，無需特殊工藝制作，可反復使用。

需要注意的是，此裝置若用于測量有機物的飽和蒸汽壓，兩個燒杯的橡皮塞要選用硫化較為完全的優質橡皮塞，且未免橡皮塞表面的其他有機物污染待測液體，在組裝前要將橡皮塞用所測液體清洗干凈。

經過改進，該實驗裝置的制備比原來簡單，廉價了很多，且不容易引起倒吸，在實驗過程中也不會突然因用力過度而折斷，操作方便，原理清楚，宜于推廣。