2012
年热工学实践实验内容
实验
3
二氧化碳气体
P-V-T
关系的测?/p>
一、实验目?/p>
1.
了解
CO
2
临界状态的观测方法,增强对临界状态概念的感性认识?/p>
2.
巩固课堂讲授的实际气体状态变化规律的理论知识,加深对饱和状态、临界状态等
基本概念的理解?/p>
3.
掌握
CO
2
?/p>
P-V-T
间关系测定方法。观察二氧化碳气体的液化过程的状态变化,?/p>
经过临界状态时的气液突变现象,测定等温线和临界状态的参数?/p>
二、实验任?/p>
1
.测?/p>
CO
2
气体基本状态参?/p>
P-V-T
之间的关系,
?/p>
P
?/p>
V
图上绘制?/p>
t
?/p>
20
℃?/p>
31.1
℃?/p>
40
℃三条等温曲线?/p>
2
.观察饱和状态,找出
t
?/p>
20
℃时,饱和液体的比容与饱和压力的对应关系?/p>
3
.观察临界状态,在临界点附近出现气液分界模糊的现象,测定临界状态参数?/p>
4
.根据实验数据结果,画出实际气体
P-V-t
的关系图?/p>
三、实验原?/p>
1.
理想气体状态方程:
PV = RT
实际气体:因为气体分子体积和分子之间存在相互的作用力,状态参数(压力、温度?/p>
比容)之间的关系不再遵循理想气体方程式了。考虑上述两方面的影响?/p>
1873
年范德瓦?/p>
对理想气体状态方程式进行了修正,提出如下修正方程?/p>
?/p>
?/p>
RT
b
v
v
a
p
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?
?/p>
?/p>
2
?/p>
3-1
?/p>
式中
: a / v
2
是分子力的修正项?/p>
b
是分子体积的修正项。修正方程也可写?/p>
:
0
)
(
2
3
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
ab
av
v
RT
bp
pv
?/p>
3-2
?/p>
它是
V
的三次方程。随着
P
?/p>
T
的不同,
V
可以有三种解:三个不等的实根;三个相等的?
根;一个实根、两个虚根?/p>
1869
年安德鲁?/p>
CO
2
做试验说明了这个现象,他在各种温度下定温压缩
CO
2
并测?/p>
p
?/p>
v
,得到了
P
?/p>
V
图上一些等温线,如?/p>
2
?/p>
1
所示。从图中可见,当
t >31.1
℃时,对应每
一?/p>
p
,可有一?/p>
v
值,相应于(
1
)方程具有一个实根、两个虚根;?/p>
t
=31.1
℃时,?/p>
p
=
p
c
时,
使曲线出现一个转折点
C
即临界点?/p>
相应于方程解的三个相等的实根?/p>
?/p>
t
<31.1
?/p>
时,实验测得的等温线中间有一段是水平线(气体凝结过程?/p>
,这段曲线与按方程式描出?/p>
曲线不能完全吻合?/p>
这表明范德瓦尔方程不够完善之处,
但是它反映了物质汽液两相的性质
和两相转变的连续性?/p>
2
.简单可压缩系统工质处于平衡状态时,状态参数压力、温度和比容之间有确定的?/p>
系,可表示为?/p>
F
?/p>
P
?/p>
V
?/p>
T
?/p>
= 0