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...