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文档简介
关于二氧化碳临界状态观测及关系测定实验第一页,共十三页,2022年,8月28日实验原理
一、基本概念纯物质的临界点表示汽液两相平衡共存的最高温度(Tc)和最高压力(Pc)点。纯物质所处的温度高于Tc,无论压力大小,都不存在液相;压力高于Pc,无论温度高低,都不存在汽相;同时高于Tc和Pc,则为临界区。
第二页,共十三页,2022年,8月28日实验原理
二、理论依据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:
F(P,V,T)=0或V=f(P,T)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,饱和液体和饱和蒸汽体积一定。本实验就是利用定温的方法测定CO2的P和V之间的关系,获得CO2的P-V-T数据。第三页,共十三页,2022年,8月28日实验装置
整个实验装置由压力台、恒温器和实验台本体及其防护罩等三大部分组成(如图1所示)。
第四页,共十三页,2022年,8月28日图1.试验台系统图
第五页,共十三页,2022年,8月28日图2.试验台本体
实验中,由压力台油缸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由高纯度的CO2气体的承压玻璃管(毛细管),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。温度由恒温器供给的水套里的水温调节,水套的恒温水由恒温浴供给。CO2的压力由装在压力台上的精密压力表读出(注意:绝压=表压+大气压),温度由插在恒温水套中的温度计读出,比容由CO2柱的高度除以质面比常数计算得到。第六页,共十三页,2022年,8月28日实验步骤
一、按图1装好实验设备。二、恒温器准备及温度调节:温度计读数的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CO2的温度处于设定的温度。三、加压前的准备:压力台抽油、使本体充油。
第七页,共十三页,2022年,8月28日实验步骤
四、测定承压玻璃管(毛细管)内CO2的质面比常数K值:间接办法来确定CO2的比容。假定承压玻璃管(毛细管)内径均匀一致,CO2的比容与其高度成正比。(单位质量的物质所占有的容积称为比容,用符号“V”表示。其数值是密度的倒数)
质面比常数Δh0=h0-h
h0—承压玻璃管(毛细管)内径顶端的刻度,h—任意温度、压力下水银柱的高度。
第八页,共十三页,2022年,8月28日实验步骤
五、测定低于临界温度t=25℃时的等温线:
t=25℃,并保持恒温。压力在4.40Mpa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,间隔0.3MPa
。第一滴CO2液体出现时,间隔减小为0.05MPa
。完全液化后,恢复0.3MPa的间隔。直到压力达到8.0MPa为止。
第九页,共十三页,2022年,8月28日实验步骤
六、测定临界等温线和临界参数,并观察临界现象:
(1)将恒温水浴调至31.1℃,按上述方法和步骤测出临界等温线
(2)观察临界现象:a.临界乳光现象
——Pc附近,圆锥形的乳白色的闪光现象。
b.整体相变现象
——在临界点,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——临界状态的流体是一种汽液分不清的流体。
第十页,共十三页,2022年,8月28日实验步骤
七、测定高于临界温度(t=40℃)时的定温线:将恒温水浴调至40℃,按上述方法和步骤测出临界
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