二氧化碳临界状态观测及PVT关系测定实验课件

1、二氧化碳临界状态观测及二氧化碳临界状态观测及PVT关系测定实验关系测定实验制作人：柠檬茶学号：专业：实验原理实验原理 一、基本概念一、基本概念纯物质的临界点纯物质的临界点表示汽液两相平衡共存的最高温表示汽液两相平衡共存的最高温度（度（Tc）和最高压力（）和最高压力（Pc）点。）点。纯物质所处的温度高于纯物质所处的温度高于Tc，无论压力大小，都不，无论压力大小，都不存在液相；压力高于存在液相；压力高于Pc，无论温度高低，都不存，无论温度高低，都不存在汽相；同时高于在汽相；同时高于Tc和和Pc，则为，则为临界区临界区。 实验原理实验原理 二、理论依据二、理论依据 对纯流体处于平衡状态时，其状态参数

2、对纯流体处于平衡状态时，其状态参数P、V、T存在一下关系：存在一下关系： F（P,V,T）=0或或 V=f（P,T） 由相律，纯物质在单相区内的自由度为由相律，纯物质在单相区内的自由度为2，当温度一定是，体积随压，当温度一定是，体积随压力而变；在两相区，自由度为力而变；在两相区，自由度为1，温度一定，压力一定，饱和液体和，温度一定，压力一定，饱和液体和饱和蒸汽体积一定。饱和蒸汽体积一定。本实验就是利用定温的方法测定本实验就是利用定温的方法测定CO2的的P和和V之之间的关系，获得间的关系，获得CO2的的P-V-T数据。数据。实验装置实验装置 整个实验装置由整个实验装置由压力台、恒温器压力台、恒温

3、器和和实验实验台本体及其防护罩台本体及其防护罩等三大部分组成（如图等三大部分组成（如图1所示）。所示）。 图图1. 试验台系统图试验台系统图 图图2. 试验台本体试验台本体 实验中，由压力台油缸送来实验中，由压力台油缸送来的压力油进入高压容器和玻的压力油进入高压容器和玻璃杯上半部，迫使水银进入璃杯上半部，迫使水银进入预先装由高纯度的预先装由高纯度的CO2气体气体的承压玻璃管（毛细管），的承压玻璃管（毛细管），CO2被压缩，其压力和容积被压缩，其压力和容积通过压力台上的活塞杆的进、通过压力台上的活塞杆的进、退来调节。温度由恒温器供退来调节。温度由恒温器供给的水套里的水温调节，水给的水套里的水温调

4、节，水套的恒温水由恒温浴供给。套的恒温水由恒温浴供给。CO2的压力由装在压力台上的压力由装在压力台上的精密压力表读出（注意：的精密压力表读出（注意：绝压绝压=表压表压+大气压），温大气压），温度由插在恒温水套中的温度度由插在恒温水套中的温度计读出，比容由计读出，比容由CO2柱的高柱的高度除以质面比常数计算得到。度除以质面比常数计算得到。实验步骤实验步骤 一、按图一、按图1装好实验设备。装好实验设备。二、恒温器准备及温度调节：二、恒温器准备及温度调节：温度计读数的温度计读数的 温度点温度设定的温度一致时（或基本一温度点温度设定的温度一致时（或基本一致），则可（近似）认为承压玻璃管内的致），则可（

5、近似）认为承压玻璃管内的CO2的温度处于设定的温度。的温度处于设定的温度。三、加压前的准备：加压前的准备：压力台抽油、使本体充压力台抽油、使本体充油油 。 实验步骤实验步骤 四、测定承压玻璃管（毛细管）内四、测定承压玻璃管（毛细管）内CO2的质面的质面比常数比常数K值：值：间接办法来确定间接办法来确定CO2的比容。假定的比容。假定承压玻璃管（毛细管）内径均匀一致，承压玻璃管（毛细管）内径均匀一致，CO2的比容的比容 与其高度成正比。（单位质量的物质所占有的容积与其高度成正比。（单位质量的物质所占有的容积称为比容，用符号称为比容，用符号“V”表示。其数值是密度的倒数）表示。其数值是密度的倒数）

6、00.00124hmKA质面比常数质面比常数h0= h0-h h0承压玻璃管（毛细管）内径顶端的刻度，承压玻璃管（毛细管）内径顶端的刻度，h 任任意温度、压力下水银柱的高度。意温度、压力下水银柱的高度。 KhAmh/实验步骤实验步骤 五、测定低于临界温度五、测定低于临界温度t=25时的等温线：时的等温线： t=25t=25，并保持恒温。压力在，并保持恒温。压力在4.40Mpa4.40Mpa左右（毛细管左右（毛细管下部出现水银液面）开始读取相应水银柱上液面刻度，下部出现水银液面）开始读取相应水银柱上液面刻度， 间隔间隔0.3MPa0.3MPa 。第一滴。第一滴CO2液体出现时，间隔减小为液体出现

7、时，间隔减小为0.05MPa 。完全液化后，恢复。完全液化后，恢复0.3MPa0.3MPa的间隔。的间隔。直到压力直到压力达到达到8.0MPa为止。为止。 实验步骤实验步骤 六、测定临界等温线和临界参数，并观察临六、测定临界等温线和临界参数，并观察临界现象：界现象： （1）将恒温水浴调至）将恒温水浴调至31.1，按上述方法和步骤测出，按上述方法和步骤测出临界等温线临界等温线 （2）观察临界现象：）观察临界现象：a.临界乳光现象临界乳光现象 Pc附近，附近，圆锥形的乳白色的闪光现象圆锥形的乳白色的闪光现象 。 b.整体相变现象整体相变现象 在临界点在临界点 ，汽液是以突变的形式相互转化。汽液是以突变的形式相互转化。 c. 汽液两相模糊不清的现象汽液两相模糊不清的现象临界状态的流体是一种汽液分不清的流体。临界状态的流体是一种汽液分不清的流体。 实验步骤实