Compte rendu Pression de vapeur saturante

Compte rendu de TP : Pression de vapeur saturante de l’eau

1. But 

-Mesurer la pression de vapeur saturant de l’eau dans le domaine de température 45-100°C.

-Déterminer la chaleur latente (ou enthalpie) molaire de vaporisation de l’eau, notée .[pic 2]

1. Principe du TP

On rappelle que la chaleur latente de vaporisation molaire d’un corps pur à la température T est la variation d’enthalpie  dune mole de ce corps pur lorsqu’elle passe de l’état liquide à l’état gazeux à température et pression constante. C’est donc la quantité de chaleur nécessaire pour provoquer la vaporisation d’une mole de ce corps pur, de manière isotherme et isobare. [pic 3]

Formule de Clapeyron :   [pic 4]

On fait les hypothèses suivantes :

• L’enthalpie est indépendante de la température ;
• Le volume de la phase condensée est négligeable devant le volume de la phase gazeuse ;
• La vapeur d’eau est un gaz parfait.

Nous pouvons alors établir :    où R est une constante R=8.31 J.mol⁻1.K⁻1 [pic 5]

Or  et  donc on a :  [pic 6][pic 7][pic 8]

Le vacuomètre :

        Il mesure la dépression du ballon (en mbar) par rapport à la pression atmosphérique extérieure (= 1.012 bar). On a donc la relation : [pic 9][pic 10][pic 11]

 correspond à la pression à l’intérieur du ballon ,c’ est aussi la pression d’équilibre entre les phases liquide et gazeuse de l’eau.[pic 12]

1. Mode opératoire

1. Montage « Vacuomètre »

• Remplir un ballon de 500 ml d’eau et y placer un bouchon avec un thermomètre et un autre avec le vacuomètre ;[pic 13]
• Porter l’eau à ébullition pendant 10 minutes à l’aide d’un chauffe-ballon puis arrêter le chauffage et placer simultanément le bouchon avec un robinet sur le ballon (les deux bouchons doivent être maintenu en place par un opérateur afin que le vacuomètre puisse fonctionner correctement) ;
• Laisser le ballon refroidir et relever la valeur indiquée par le vacuomètre tous les 5°C afin de suivre l’évolution de la pression de vapeur saturante en fonction de la température.

1. Montage « Thermoplongeur »

Le thermoplongeur que nous utilisons a une puissance annoncé de 350W. Or celle-ci est inexacte, il va donc falloir dans un premier temps la déterminer expérimentalement avant de déterminer l’enthalpie de vaporisation.

1. Puissance utile

• Remplir un calorimètre de 400g d’eau, le placer sur un agitateur magnétique et mettre en route une agitation modérée (celle-ci permet une meilleure répartition de la chaleur dans le calorimètre) ;
• Introduire le thermomètre et le thermoplongeur dans le calorimètre sans qu’ils ne touchent ses parois ;
• Brancher le calorimètre et relever la valeur de la température toutes les 30 secondes ;

Précaution : Ne pas dépasser 80°C (risque d’évaporation et donc variation de la masse),  ne pas brancher le thermoplongeur tant qu’il n’est pas immergé et attendre une minute après l’avoir débranché pour le sortir de l’eau.

1. Enthalpie de vaporisation

• Placer le calorimètre sur la balance ;
• Placer le thermoplongeur et le thermomètre comme précédemment ;
• Laisser chauffer jusqu’à environ 80°C, noter alors la masse d’eau ;
• Relever la masse d’eau toutes les 30 secondes pendant 10 à 12 minutes.

1. Calcul et incertitudes

Incertitudes sur p* : [pic 14]

Donc [pic 15]

Incertitudes sur T :   donc [pic 16][pic 17]

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