化工热力学实验讲义

1 化工热力学试验讲义 李俊英 齐鲁工业大学 化学与制药工程学院 化学工程与工艺实验室 2 0 1 3 .1 0 2 实验一 二氧化碳临界状态观测及 p-v -t 关系测定 气体的压力、体积、温度(p、v 、t)是物质最基本的热力学性质：pv t 数据不仅是绘制真实气体压缩因子固的基础，还是计算内能、始、嫡等一系列热力学函数的根据。在众多的热力学性质中，由于 pv t 参数可以直接地精确测量，而大部分热力学函数都可以通过 pv t 参数关联计算，所以气体的 pv t 性质是研究其热力学性质的基础和桥梁。了解和掌握真实气体 pv t 性质的测试方法，对研究气体的热力学性质具有重要的意义。 一、实验目的 1. 了解 CO2 临界状态的观测方法，增加对临界状态概念的感性认识。 2. 加深对课堂所讲工质的热力状态、凝结、汽化、饱和状态等基本概念的理解。 3. 掌握 CO2 的 p-v -t 关系的测定方法，学会用实验测定实际气体状态变化规律的方法和技巧。 4. 学会活塞式压力计、恒温器等部分热工仪器的正确使用方法。 二、实验内容 1. 测定 CO2 的 p-v -t 关系。在 p-v 坐标图中绘出低于临界温度(t=20℃)、临界温度(t=31.1℃)和高于临界温度(t=40℃)的三条等温曲线，并与标准实验曲线及理论计算值相比较，并分析差异原因。 2. 测定 CO2 在低于临界温度时，饱和温度与饱和压力之间的对应关系。 3. 观测临界状态 (1) 临界状态时近汽液两相模糊的现象。 (2) 汽液整体相变现象。 (3) 测定的 CO2 的 tc,pc,v c 等临界参数，并将实验所得的 v c 值与理想气体状态方程和范德华方程的理论值相比较，简述其差异原因。 三、实验装置 实验装置由压力台、恒温器、试验本体、及其防护罩三大部分组成。 1. 整体结构：见图1。 2. 本体结构：见图2。 3 1－高压容器；2－玻璃杯；3－压力油；4－水银；5－密封填料；6－填料压盖；7－恒温水套；8－承压玻璃管；9－CO2 空间；10－温度计 四、实验原理 对简单可压缩热力系统，当工质处于平衡状态时，其状态参效 p、v 、t 之间有：F(p,v ,t)=0 或 t=f(p,v )（1）。本试验就是根据式（1），采用定温方法来测定 CO2p-v之间的关系，从而找出 CO2 的 p-v -t 的关系。 实验中由压力台送来的压力油进入高压容器和玻璃杯上半部，迫使水银进入预先装了 CO2 气体的承压玻璃管。CO2 被压缩，其压力和容积通过压力台上的活塞杆的进、退来调节，温度由恒温...