(1)
本実験では、色々な温度における水蒸気圧を測定し、そこからClapeyron-Clausiusの式を利用して水の平均モル蒸発熱ΔHvapを算出する。
純物質の相aおよびbが温度Tおよび圧力Pで平衡にあるとき、それぞれの相のchemical potential は等しくなければならない。
(1)
温度をTからT+dTに変えた場合、上記二相が平衡にあるためには、圧力を、温度T+dTにおける平衡圧P+dPに変えなければならない。この際、相αおよびβの chemical potential がそれぞれ μα+dμα およびμβ+dμβになったとする。これらは等しくなければならないから、
(2)
となる。ここで、
であるから（mは1mol当たりの意味）、(2)式は
(3)
と表される。(3)式を変形すると、
(4)
と表される。Smb-Smaは、aからbへの相転移に伴う1mol当たりのエントロピー変化であるから、1mol当たりの相転移熱をΔHtransとするとΔHtrans/Tに等しい。したがって(4)式は、
(5)
と書き換えられる。この式は平衡における圧力の温度変化を与える式でClapeyron-Clausiusの式と呼ばれる。この式を水（液相）と水蒸気（気相）との平衡に適用すると、
(6)
Pは水蒸気圧、ΔHvapは水の平均モル蒸発熱である。ここで、Vmgas に比べて Vmliquid は３桁も小さいので無視しても問題ない（実際に計算してみよ）。そこで、理想気体の状態方程式を適用してVmgas=RT/Pとおくと(6)式は、
(7)
と書くことができる。変数分離してこの微分方程式を解くと、
(8)
以上より、logPを1/Tに対してプロットするとその傾きは-ΔHvap/2.303となり、これよりΔHvapを決定できる。
2l又は3lビーカー、10mlメスシリンダー、バーナー、三脚、セラミックス金網、温度計
メスシリンダーには硝子瓶の栓で重しをして，浮き上がるのを防いでいる。
装置全体
以上の実験により各温度における水蒸気圧を求める方法について述べる。メスシリンダー内の気体には水蒸気および空気が含まれている事に注意する。まず、メスシリンダー中の空気の圧力を求め、次にメスシリンダー内の全圧を求める。この全圧から空気による分圧を引くことでメスシリンダー内の水蒸気圧を求める。
メスシリンダー中の空気の圧力
空気は理想気体として振る舞うものとすると、メスシリンダー中の空気の物質量nは、
(9)
と表される。空気による圧力Pは大気圧にΔh分の水の圧力を加えてからその温度における水蒸気圧を差し引くことで求めることができる。
まず、Δh分の水の圧力について考える。底面積1cm２および高さΔhの仮想的な水の柱について考える。この体積はΔhcm3であり、質量はΔhgである（ただし、水の密度は1gcm-3とする。）。圧力は通常、水銀柱の高さで表される。Δhgの水銀の体積は、水銀の密度は13.5951gcm-3であるので、
と表される。この水銀柱の底面積を1cm2とするとその高さは、
(10)
と表される（mmHgは水銀柱の高さの意味）。0oCにおけるメスシリンダー内の空気の圧力は、実験時の大気圧に(10)式のΔhによる圧力を加え、そこから0oCにおける水蒸気圧4.58mmHgを差し引いた値となる。以上より、測定によって求めたメスシリンダー内の空気の体積とΔhと大気圧とから、メスシリンダー内の空気の物質量nを(9)式を用いて決定することができる。80~40oCにおけるメスシリンダー内の空気の圧力は、上で求めた物質量nおよび各温度における空気の体積より(9)式を用いて決定することができる。
80~40℃でのメスシリンダー中の水蒸気圧の算出
各温度において測定したΔhから(10)式によりΔhによる圧力を求め、これに大気圧を加える。これで、各温度におけるメスシリンダー内の気相の全圧（空気圧+水蒸気圧）が求められる。この全圧から上で求めた各温度における空気による分圧を差し引けば、各温度におけるメスシリンダー内の水蒸気圧が求められる。