close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Eine statische Methode zur Bestimmung von Dampfdrucken fester und flssiger Stoffe.

код для вставкиСкачать
971
5. Biine statisch'e Methode
xur Bestimmung vow Dampfdrucken fester
und jiiissiger Stoffel);
v o n A l e x a n d e r S m i t h und A l a n W. C, Merbxies.
genannt haben, ist 24 cm lang. Er wird mit
Thermometer nnd Ruhrer zusammen in einem
groBen, 2 Liter fassenden Becherglas befestigt,
das mit einer geeigneten Badfliissigkeit gefiillt
ist. Wenn es sich urn die Untersuchung
einer festen Substanz handelt, so wird das
.U Rohr mit Quecksilber , geschmolzenem
Paraffin, einer fliissigen Legierung, einem geschmolzenen Salz oder einem Salzgemisch
gefullt. Wenn es sich um einen festen Stoff
handelt , so darf die Sperrfliissigkeit nicht
-
1) Vorgetragen am 30. Dezember 1909 vor der Am. Chem. SOC., in
deren Journal eine ausfiihrliche Bebandlung erscheinen wird.
2) A. S m i t h u. A. W.C. M e n z i e s , Journ. Am. Chem. SOC., August
1910; erscheint in eiuem der nlchsten Hefte der Zeitschr. f. phys. Chem.
62*
972
A. Smith u. A . W. C. Menzies.
glas hergestellt) umgeben, um die Temperaturkonstanz zu
sicliern ; auBerdem sorgt eine recht lebhafte Riihrung fur
gleichmaBige Temperatur innerhalb der Badflussigkeit.
Messung der Temperatur und des Druckes.
Bei diesen Versuchen wurde ein Platin - Widerstandsthermometer nach H a a g e n benutzt. Das Verhaltnis der bekannten Widerstande an der Briicke betrug 10: 1. Die Widerstande waren kalibriert und die Beobachtungen wurden dementsprechend korrigiert. Die Widerstandsspulen wurden auf
konstanter Temperatur erhalten, jedoch zur Verringerung der
Korrektionen wurden sie beim Gebrauche auf Temperaturen
gehalten, nahe denjenigen, welche sie bei der Bestimmung der
Fixpunkte besa8en. Die Korrektion fur die Warmeentwickelung
des MeBstromes wurde nur natig, wenn das Instrument in Eis
tauchte. Der Lichtfleck des Galvanometers zeigte einen Ausschlag von 1 cm fur 0,04O bei O o und fur 0,8O bei 445O. Die
Fixpunkte waren 0 O und 100 O, und der Siedepunkt des Schwefels,
in Ubereinstimmung mit H o l b o r n und H e n n i n g l ) wurde zu
445 O der thermodynamischen Skala angenommen. Fur die
Konstruktion eines geeigneten Siedeapparates fur Schwefel
waren die Arbeiten von C a l l a n d e r und G r i f f i t h s , E u m o r f o p o u l o s , W a i d n e r und B u r g e s s und anderer Forscher ma6gebend. Zur Reduktion auf 760 mm wurden die Zahlen von
H o l b o r n und H e n n i n g benutzt. Die Fixpunkte wurden im
Verlaufe der Arbeit wiederholt bestimmt. Die Resultate wurden
nach der Differenzformel von C a l l end a r reduziert. Die Konstante S war gleich 1,6147 (Siedepunkt fur Schwefel = 445O).
Urn die Anwendbarkeit der Formel von C a l l e n d a r auf
unseren Drahtwiderstand (unreines Platin macht eine Anderung
notig) festzustellen und zu ermitteln, ob wegen der Abwesenheit von Kompensationsdrahten oder aus sonstigen Ursachen
eine Korrektion erforderlich war, wurden die Siedepunkte von
Naphthalin und Benzophenon bestimmt. Diese Punkte, sowie
die zur Reduktion auf 760 mm notigen Daten sind von Holb o r n und H e n n i n g ermittelt worden. H o l b o r n und H e n n i n g fanden 218,039O bzw. 306,081 O . Wir fanden 218,075O
1) L. H o l b o r n u.
F. H e n n i n g , Ann. d. Phys. 26. p. 833. 1908.
Bestimmung von Bampfdrucken fester nnd PussQer 8toffe.
973
306,089O. Zwischen 50 O und looo betragen die Temperaturfehler der vorliegenden Versuche weniger als + O,0lo und
zwischdn 250° und 435O weniger als +_ 0,lo.
Die Ablesung des Manometers geschah gegen eine auf
einem beweglichen Glasstreifen eingeritzte Linie. Die Parallelachsenfehler wurden durch einen hinter dem Manometer befindlichen Spiegel vermieden. Zur Reduktion der Ablesungen
auf Quecksilber von O o waren dem Manometer entlang fiinf
Thermometer angebracht, Ferner wurde eine Korrektion fiir
den Ausdehnungskoeffizienten der sorgfialtig kalibrierten Skala
(ein Stahlband) und fur den Lokalwert der Gravitationskonstante
angebracht.
Die Arbeitsweise.
Fig. 2 zeigt den Apparat in schematischer Anordnung.
Das Isoteniskop und das Manometer stehen mit einem groBen
EisengefaB in Verbindung, das seinerseits entweder mit der
Atmosphare, mit einem Vakuumreservoir und der Wasserstrahl- [
pumpe, oder mit einem Druckreservoir und einer Druckpumpe
in Verbindung gesetzt werden
kann.
Die Arbeitsweise wird an
einem Beispiel klar werden.
Urn irgend einen Dampfdruck
des Wassers unterhalb einer
Atmosphare zu messen, wurde
die Badfllissigkeit zunachst auf
die gewunschte Temperatur gebracht. Das EisengefaB wurde
mit der Vakuumflasche und der
Pumpe in Verbindung gesetzt
und der Druck bis zum Sieden
des Wassers in der Hugel
reduziert.
Dieser Durchgang
wurde nun gescblossen. Sobald
die Luft und die gelosten Gase
ausgetrieben waren, wurde die
974
A. Smith u. 8. FK .C. Menzies.
Verbindung zur Atmosphare geoffnet. Gleichzeitig wurde der
mit dem betreffenden Hahn verbundene Kautschukschlauch an
zwei Stellen mit den Fingern zusammengekniffen, und die Luft
wurde in kleinen Mengen zugelassen, bis die Wasserspiegel in
dem U-Rohr gleich hoch standen. Die Hahne, die nach auBen
und zum Manometer fuhren, wurden alsdann geschlossen, das
Manometer wurde abgelesen und die Temperaturablesung kontrolliert. Das ganze Verfahren des Auskochens und Einstellens
wurde dann wiederholt, um sicher zu sein, daB samtliche Gase
aus dem Wasser ausgetrieben worden waren. Nachdem man
konstante Werte erhalten hatte, wurde die Badtemperatur gesteigert und eine neue Bestimmung vorgenommen.
Kritische Betrachtung der Methode.
Wie ersichtlich, ist das Isoteniskop frei von den Fehlerquellen der alteren Methoden zur Bestimmung von Dampfdrucken. Zum Beispiel:
1. Das Isoteniskop setzt an die Stelle des Quecksilbers
eine Sperrfliissigkeit yon niedrigem spezifischem Gewicht und
dadurch wird der Einstellungsfehler vermieden , der manchen
statischen Methoden anhaftet.
2. Durch den Apparat wird dem Quecksilber seine Rolle
als einzige Sperrflussigkeit genommen. Bei der Untersuchung
von festen Stoffen kommt eine groBe Auswahl von Flussigkeiten zur Verwendung : bei der Untersuchung von fliissigen
Stoffen wird derselbe Stoff als Sperrfliissigkeit benutzt. Dadurch
werden alle Fehler vermieden, die auf der Fluchtigkeit einer
fremden Sperrflussigkeit oder der Loslichkeit des zu untersuchenden Stoffes in der Sperrflussigkeit oder der Einwirkung
von Substanz auf Sperrfliissigkeit beruhen.
3. Da der ganze Apparat in einem Fliiseigkeitsbad steht,
wird die Unstetigkeit der Temperatur auf ein Minimum reduziert,
und durch das heftige Ruhren werden alle Fehler, die auf
Ungleichheit der Temperaturen des Thermometers und dar
Substanz und des Dampfes derselben beruhen, vermieden.
4. Luftblaschen, adsorbierte und geloste Gase werden in
einfachster Weise auch vollstandig ausgetrieben, und durch die
Bestimrnung von Bampfdmcken fester und fluss@er Stoffe. 975
ebenso leichte Wiederholbarkeit des Austreibungsprozesses wird
ein experimenteller Beweis der Vollstandigkeit der Austreibung
ermoglicht. Dadurch vermeidet das Isoteniskop eine Fehlerquelle, und zwar eine Quelle von Fehlern ganz unbekannter
QroBe, die die Genauigkeit der MeEresultate der alteren
statischen Methoden alles Zu trauens beraubt.
5. Da man eine ausgedehnte Reihe von Beobachtungen
anstellen kann, ohne mehr als die Halfte der Probe zu gebrauchen, vermeidet man mit diesem Apparat einen Fehler
mancher dynamischen Methoden, der darauf beruht, daS sich
die nicht fltichtigen Verunreinigungen im Ruckstand konzentrieren.
6. Der Apparat gestattet auch exakte Messungen mit
vielen Verbindungen, die sich unter Gasentwickelung langsam
zersetzen, indem das angehaufte Gas unmittelbar vor der Ablesung ausgetrieben werden kann. Die bisherigen statischen
Methoden gestat,teten in diesem Falle keine exakte Messung.
Abgesehen davon , daU diese Fehlerquellen vermieden
werden, besitzt der Apparat einige bemerkenswerte Vorziige:
1. Man kommt mit kleinen Substanzmengen aus (gewohnlich weniger als l g).
2. Das Fiillen des Apparates und die Ausfuhrung der
Messung sind unvergleichlich einfacher als bei irgend einer
anderen statischen Methode.
3. Man vermeidet die Korrektion wegen der Ausdehnung
der Kugel des Quecksilberthermometers, die bei einigen Methoden
zu beriicksichtigen ist. l)
4, Die Methode la6t sich auf samtliche leidlich stabile
Fliissigkeiten anwenden, ganz gleichgiiltig, ob sie auf Quecksilber einwirken oder nicht.
5. Die Methode ist auch fur samtliche feste Stoffe brauchbar, vorausgesetzt, dab sich eine nichtfluchtige Sperrfliissigkeit
findet, die mit dem Dampf nicht reagiert, noch ihn lost.
Findet sich keine solche Flussigkeit, so fiihrt eine gleich einfache dynamische Methode , die spater beschrieben werden
wird, zum Ziel.
1) A. S m i t h u. A. W.
C.Menzics,
1. c.
A. Smith u. A. W. C. Illenzies.
976
Der Dampfdruck des Wassers.
Wasser kann leicht gereinigt werden; Qase losen sich
vergleichsweise schwer auf; ferner haben die Untersuchungen
von T a m m a n l ) und Wiillner und @ r o t i a n a )ergeben, dal3 nur
Wasser ein fast normales Verhalten zeigt ; auBerdem stimmen
die friihereo Messungen untereinander verhaltnismafiig gut
uberein. Zurzeit ist also das Wasser der einzige, zur Prufung
der Methode durch Vergleich mit den Resultaten anderer Reobachter anwendbare Stoff.
Die Messungen wurden absichtlich in der Niihe von ganzzahligen Temperaturen ausgefuhrt. Zur Reduktion der Messungen
auf die nachst gelegene Gradezahl dienten die Tabellen von
E c k h o l m (Drucke fur alle Zehntelgrade). Die Resultate sind
in der nachfolgenden Tabelle unter ,,S. und M., beob." angegeben. Diese Werte sind daher nicht etwa auf Grund einer
Kurve abgerundet, sondern wesentlich unmittelbar beobachtet.
Insbesondere sind dieselben den Schwankungen ausgesetzt,
welche allen Beobachtungszahlen anhaften. Diese Reduktion
erleichtert den Vergleich mit Zahlen, welche nach anderen experimentellen Methoden erhalten worden sind, und bewahrt die
Miiglichkeit einer strengen Prufung der Beobachtungsmethode.
S. u. M., beobachtet
t
H. u. H.
70
75
80
85
89
90
3
4
1
2
3
3
1
1
3
5
1
Abweichungen
U. H. - S. U. M.
nim
Beobacht.
50
51
55
60
65
H.
92,27
97,03
117,87
149,13
187,19
233,44
28n,78
354,90
433,54
505,87
525,94
92,30
96,99
117,85
149,19
187,36
235,53
289,O
355,l
+0,03
- 0,04
- 0,02
+0,06
+0,17
0,09
+
+0,22
+0,20
433,5
- 0,04
506,l
525,8
+0,23
-0,14
I
Grade
- 0,006
+0,009
+0,004
- 0,010
-0,019
- 0,009
-0,018
-0,014
+0,002
-0,011
- 0,007
1) G. T a m m a n , Wied. Ann. 32. p. 683, 1887.
2) A. W i i l l n e r u. 0.G r o t i a n , Wied. Ann. 11. p. 545. 1880.
Bestimmung von Bampfdrucken fester und fiussiger Stoffe. 97 7
Zum Vergleich geben wir unter ,,H. und H." von H o l b o r n und R e n n i n g erhaltenen Werte. Diese Resultate sind
vermittelst einer Formel abgerundet. Sie stellen zweifellos die
genauesten Werte dar, die wir hieruber kennen. Die algebraische
Summe skimtlicher Temperaturdifferenzen , dividiert durch die
Gesamtzahl unserer Beobachtungen (27), stellt die durchschnittliche Abweichung zwischen der H. und H. - Kurve und
einer auf Qrund unserer Beobachtungen erhaltenen Kurve dar.
Diese durchschnittliche Abweichung betragt - 0,0063 O. Sie
liegt also innerhalb der Fehlergrenze, die fur unsere Bestimmvng der absoluten Temperatur gilt (+0,Ol O). Die entsprechende durchschnittliche Druckabweichung betragt + 0,08 mm.
Vergleich mit anderen Methoden.
Wir kijnnen jetzt einen Vergleich zwischen den mit unserer
Methode erzielten Resultaten und denjenigen, welche durch
andere Versuchsanordnungen erreicht wurden, anstellen, wobei
wir H. und Hs. Zahlen als Normalwerte annehmen.
Wir haben nur zwei Reihen von Druckmessungen nach
der statiachen Methode zwischen 50° und 90°. Die durchschnittliche Abweichung zwischen den Kurven von H. und H.
und M a g n u s betragt in diesem Gebiet + 0 3 1 mm (oder
- 0,07O), die Abweichung zwischen H. und H. und B a t e l l i
ist + 2,s mm. Die Abweichungen sind also zehn- bzw. dreif3igma1 so groS wie die unserigen. Die Messung'en von R a m s a y
und Young nach der statischen Methode begannen bei 120°
und die durchschnittliche Abweichung ihrer Kurve zwischen
120° und 150° von der von H. und H. betragt
0,l O, d. h.
die Abweichung ist von derselben Gr6Benordnung wie die von
Magnus. S c h e e l und Heuse') haben neuerdings eine Bestimmung bei 50° (92,54 mm) nach einer statischen Methode
ausgefiihrt. Unsere Werte bestatigen die Resultate H. und Hs.
Nach der dynamischen Methode liegen drei Beobachtungsreihen vor, deren eine die Reihe von H o l b o r n und H e n n i n g
ist. B e g n a u l t s Werte weichen + 0,4 mm (oder - 0,04O) und
W i e b e s Resultate
0,25 mm ab, die Differenzen sind also
funf- bzw. dreimal so grog wie die unsrigen.
-
-
1)
K. Scheel u. W. H e u s e , Ann. d. Phys. 31. p. 715. 1910.
978
A. Smith u. A. W. C. Menzies. Bestimmung usw.
'Die Abweichungen der nachberechneten Werte sind folgende: B r o c h
0,27 m m , T h i e s e n - 0,11 mm, E c k h o l m
- 0,33mm.
Unter der Voraussetzung, daU die Werte von H. und H.
genau sind, lehrt dieser Vergleich, daW unsere Methode, abgesehen von ihren erwahnten Vorziigen auch recht genaue
Resultate liefert. Die Qrenzen der bei dieser Methode auftretenden Schwankungen der einzelnen Beobachtungen lassen
sich aus der Tabelle ersehen. Eine eingehendere Behandlung
dieses Qegenstandes wird in der nachfolgenden Abhandlung an
einem anderen Beispiele durchgefiihrt werden.
Universitat Chicago , 1910.
+
~
(Eingegangen 19. August 1910.)
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
354 Кб
Теги
stoffe, dampfdrucke, bestimmung, statischen, zur, flssigen, method, eine, von, festem, und
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа