3二氧化碳pvt關(guān)系的測(cè)定6

1、實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn) 3 二氧化碳臨界現(xiàn)象觀測(cè)及 二氧化碳臨界現(xiàn)象觀測(cè)及 PVT PVT 關(guān)系的測(cè)定 關(guān)系的測(cè)定一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?． 觀測(cè) CO2 臨界狀態(tài)現(xiàn)象，增加對(duì)臨界狀態(tài)概念的感性認(rèn)識(shí)；2． 加深對(duì)純流體熱力學(xué)狀態(tài)：汽化、冷凝、飽和態(tài)和超臨流體等基本概念的理解；測(cè)定 CO2 的 PVT 數(shù)據(jù)，在 PV 圖上繪出 CO2 等溫線；3． 掌握低溫恒溫浴和活塞式壓力計(jì)的使用方法。二．實(shí)驗(yàn)原理 二．實(shí)驗(yàn)原理純物質(zhì)的臨界點(diǎn)表示汽液二相平衡

2、共存的最高溫度（TC）和最高壓力點(diǎn)（PC） 。純物質(zhì)所處的溫度高于 TC，無論壓力大小，都不存在液相；壓力高于 PC，無論溫度高低，都不存在汽相；同時(shí)高于 TC 和 PC，則為超臨界區(qū)。本實(shí)驗(yàn)測(cè)量 T>TC，T = TC 和 TTC 等溫線，為一光滑曲線；T = TC 等溫線，在臨界壓力附近有一水平拐點(diǎn)，并出現(xiàn)汽液不分現(xiàn)象；T<TC 等溫線，分為三段，中間一水平段為汽液共存區(qū)。對(duì)純流體處于平衡態(tài)時(shí)，其狀態(tài)參數(shù) P、V 和 T

3、 存在以下關(guān)系：或 0 ) T V, , P ( F ? ) T , (P f V ?由相律，純流體，在單相區(qū)，自由度為 2，當(dāng)溫度一定時(shí)，體積隨壓力而變化；在二相區(qū)，自由度為 1，溫度一定時(shí)，壓力一定，僅體積發(fā)生變化。本實(shí)驗(yàn)就是利用定溫的方法測(cè)定 CO2 的 P 和 V 之間的關(guān)系，獲得 CO2 的 P-V-T 數(shù)據(jù)。三．實(shí)驗(yàn)裝置流程和試劑 實(shí)驗(yàn)裝置流程和試劑實(shí)驗(yàn)裝置由試驗(yàn)臺(tái)本體、壓力臺(tái)和恒溫浴組成（圖 2-3-1） 。試驗(yàn)臺(tái)

4、本體如圖 2-3-2 所示。實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖見圖 2-3-3。實(shí)驗(yàn)中由壓力臺(tái)送來的壓力油進(jìn)入高壓容器和玻璃杯上半部,迫使水銀進(jìn)入預(yù)先裝有高純度的 CO2 氣體的承壓玻璃管(毛細(xì)管),CO2 被壓縮,其壓力和容積通過壓力臺(tái)上的活塞桿的進(jìn)退來調(diào)節(jié)。溫度由恒溫水套的水溫調(diào)節(jié)，水套的恒溫水由恒溫浴供給。CO2 的壓力由壓力臺(tái)上的精密壓力表讀出（注意：絕對(duì)壓力=表壓+大氣壓） ，溫度由水套內(nèi)精密溫度計(jì)讀出。比容由 CO2 柱的高度除以質(zhì)面比常數(shù)計(jì)算

5、得到。（1）關(guān)閉壓力表下部閥門和進(jìn)入本體油路的閥門，開啟壓力臺(tái)上油杯的進(jìn)油閥。（2）搖退壓力臺(tái)上的活塞螺桿，直至螺桿全部退出。此時(shí)壓力臺(tái)上油筒中抽滿了油。（3）先關(guān)閉油杯的進(jìn)油閥，然后開啟壓力表下部閥門和進(jìn)入本體油路的閥門。（4）搖進(jìn)活塞桿，使本體充油。直至壓力表上有壓力讀數(shù)顯示，毛細(xì)管下部出現(xiàn)水銀為止。（5）如活塞桿已搖進(jìn)到頭，壓力表上還無壓力讀數(shù)顯示，毛細(xì)管下部未出現(xiàn)水銀，則重復(fù)（1）--（4）步驟。（6）再次檢查油杯的進(jìn)油閥是否關(guān)

6、閉，壓力表及其進(jìn)入本體油路的二個(gè)閥門是否開啟。溫度是否達(dá)到所要求的實(shí)驗(yàn)溫度。如條件均已調(diào)定，則可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定。4．測(cè)定承壓玻璃管(毛細(xì)管)內(nèi) CO2 的質(zhì)面比常數(shù) K 值由于承壓玻璃管(毛細(xì)管)內(nèi)的 CO2 質(zhì)量不便測(cè)量，承壓玻璃管(毛細(xì)管)內(nèi)徑（截面積）不易測(cè)準(zhǔn)。本實(shí)驗(yàn)用間接方法確定 CO2 的比容。假定承壓玻璃管(毛細(xì)管)內(nèi)徑均勻一致，CO2 比容和高度成正比。具體方法如下：（1）由文獻(xiàn)，純 CO2 液體在 25℃，7.8MPa 時(shí)

7、，比容 V = 0.00124 m3/kg；（2）實(shí)驗(yàn)測(cè)定本裝置在 25℃，7.8MPa（表壓大約為 7.7 MPa）時(shí)，CO2 柱高度為。式中，ho—承壓玻璃管(毛細(xì)管)內(nèi)徑頂端的刻度（酌情扣除尖部長(zhǎng)度） ， 0 0 ' h h h ? ? ?h’—25℃，7.8MPa 下水銀柱上端液面刻度。 （注意玻璃水套上刻度的標(biāo)記方法）（3）如 m—CO2 質(zhì)量（kg） ，A—承壓玻璃管(毛細(xì)管)截面積（m２） ， h—測(cè)量溫度壓力下

8、水銀柱上端液面刻度（m） ，K—質(zhì)面比常數(shù)（kg/m２） ，則 25℃，7.8MPa 下比容， （2-3-1） kg m mA h V / 00124 . 0 3 0 ? ? ? ?質(zhì)面比常數(shù) （2-3-2） 00124 . 00 hAm K ? ? ?又如Δh 為測(cè)量溫度壓力下 CO2 柱高度（m） ，則此溫度壓力下 CO2 比容， （2-3-3） KhA mh h V ? ? ? ? /05．測(cè)定低于臨界溫度下的等溫線（T=