Зависимость давления пара от температуры: уравнение Клаузиуса-Клапейрона

Уравнение Клаузиса-Клапейрона можно использовать для расчёта энтальпии испарения, а также при изучении фазовых переходов, например, плавление твердого вещества или испарение жидкости.

График зависимости логарифма давления пара от обратной температуры будет линейным с наклоном 2,303R, из которого могут быть определены значения энтальпии испарения.

согласно уравнению Клаузиуса – Клапейрона, увеличение давления приводит к повышению температуры плавления (КРОМЕ ВОДЫ – ПЛОТНОСТЬ ЛЬДА)

Понижение давления пара вследствие добавления нелетучего раствора к растворителю может быть определено с помощью закона Рауля. Так как растворенное вещество является нелетучим, давление пара над разбавленным раствором P, соответствует давлению пара растворителя и может быть приравнено р_1, парциальному давлению растворителя. По закону Рауля мы имеем уравнение:

где x₂ – это мольная доля добавленного растворенного вещества. Преобразовав формулу, получаем:

Значит, относительное понижение давления пара над раствором равно мольной доле растворенного вещества.

Прямым следствием из понижения давления пара растворителя над раствором является то, что температура, при которой давление пара раствора достигает атмосферного давления (то есть, точка кипения) должна быть выше, чем температура чистого растворителя.

Уравнение повышения температуры кипения может быть легко получено из уравнения Клапейрона-Клаузиуса .

Это уравнение позволяет рассчитать увеличение температуры кипения раствора, ΔT_b:

где m– моляльная концентрация растворенного вещества, K_b- моляльная константа повышения температуры, которая для воды имеет значение 0.511 Kmol^-1kg. P – давление пара раствора при температуре T₀, p⁰ – давление пара растворителя при температуре T.
(справедливо при условии, что величина повышения температуры маленькая; разбавленный раствор)

Другое следствие из понижения давления пара: температура замерзания раствора ниже, чем температура замерзания чистого растворителя. Температура замерзания раствора – это температура, при которой раствор находится в равновесии с растворителем в твердой фазе. При таком равновесии, растворитель должен иметь одинаковое давление пара и в жидкой, и в твердой фазах. Следовательно, температура замерзания - это температура, при которой кривые давления пара растворителя и раствора пересекаются с кривой испарения твердого растворителя;

где K_f –моляльная константа температуры замерзания, которая для воды имеет значение 1.86 Kmol^-1kg. – моляльная теплота плавления

2. Газы и летучие соединения. Растворимость газов в жидкостях. Влияние температуры на растворимость. Влияние давления на растворимость. Растворимость летучих анестетиков в масле.