CO2临界状态观测与PVT关系测试

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1、专业：姓名：学号：日期：地点：实验报告课程名称：化工专业实验指导老师：成绩：________________实验名称：CO2临界状态观测及PVT关系测试实验类型：热力学实验同组学生姓名：一、实验目的和要求二、实验内容和原理三、主要仪器设备四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析七、讨论、心得装订线一、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．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；3．加深对流体的凝结、汽化、饱和状态等

2、热力学基本概念的理解；4．掌握有关仪器的正确使用方法。二、实验原理对简单可压缩热力系统，当工质处于平衡状态时，其状态参数P、V、T之间有：f(P、V、T)=0或T=f(P、V)（1）本实验就是根据（1），采用定温方法来测定CO2的P-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。压力通过压力台上的活塞杆的进、退来调节；温度由供给水夹套的超级恒温水浴调节控制。实验中工质二氧化碳的压力由装在压力台上的压力表读出，

3、温度由插在恒温水套中的温度计读出，比容首先由承压玻璃管内CO2柱的高度来度量，而后再根据承压玻璃管内径均匀，截面积不变等条件换算得。承压玻璃罐内CO2的质量面积比常数k值的测量方法：由于充进承压玻璃管内的CO2质量不便测量，而玻璃管内径或面积（A）又不易测准，因而实验中是采用间接办法来确定CO2的比容。认为CO2的比容V与其高度是一种线性关系，具体如下：a)已知CO2液体在20℃，100atm时的比容b)实测本试验台CO2在20℃，100atm时的CO2液柱高度Δh*（m）。c)由(a)可知，因为，所以则任意温度、压力

4、下CO2的比容为式中：——任意温度、压力下水银柱高度——承压玻璃管内径顶端刻度实验中注意：做各条定温线时，试验压力不大于100atm，否则承压玻璃管有破裂的危险；试验温度不大于50℃。三、实验仪器及设备实验装置由压力台、恒温器和试验本体及其防护罩三大部分组成，试验台本体如下图所示：试验台本体示意图四、实验步骤1．开启超级恒温槽，调好所需要的恒温温度。2．砝码式压力计抽油，方法如下：（1）关闭压力表及进入本体油路的两个阀门，开启压力台上油杯的进油阀。（2）摇退压力台上的活塞螺杆，直至螺杆大部退出，这时压力台油缸中充满了油

5、。（3）先关闭油杯阀门，然后开启压力表和进入本体油路的两个阀门。（4）摇进活塞螺杆，使本体充油。如此反复以上步骤，直至压力表上有压力读数为止。（5）再次检查油杯阀门是否关好，压力表及本体油路阀门是否开启，若均已稳妥即可进行实验。3．测定温度为20℃时的等温线及（20℃，100atm下）K值。（1）压力记录从水夹套管上有刻度开始，当玻璃管内水银升起来后，应足够缓慢地摇进（退）活塞螺杆，以保证定温条件。（2）仔细观察CO2液化、汽化等现象。（3）仔细观察、测定、记录CO2最初液化和完全液化时的压力及水银柱高度。（4）在测定

6、等温线时，可慢慢地摇进活塞，使压力升至90atm左右，然后缓慢减低压力。注意观察现象，记录数据。（5）求K值的操作为温度为20℃时，将压力升至100atm，此时的液柱高度即为Δh*(m)。4．在20℃～之间，测定CO2的饱和蒸汽压和温度的对应关系（利用水浴升温过程中测试，并要求测4～5个实验点，注意为减少系统误差，每个点对应的液汽比应尽量一致）。5．测定CO2的临界等温线和临界参数；观察临界现象。a）测定临界等温线b）临界乳光现象观察保持临界温度不变，摇进活塞杆压力升至Pc附近处，然后突然摇退活塞杆（注意勿使试验本体晃

7、动）降压，在此瞬间玻璃管内将出现圆锥状的乳白色的闪光现象，这就是临界乳光现象，这是由于CO2分子受重力场作用沿高度分布不均和光的散射所造成的，可以反复几次来观察这一现象。c）整体相变现象由于临界点时，汽化潜热等于零，饱和汽线和饱和液线合与一点，所以这时汽液的相互转变不是像临界温度以下时那样逐渐积累，需要一定的时间，表现为一个逐变的过程，而这时当压力稍有变化时，汽、液是以突变的形式相互转化。d）汽、液两相模糊不清现象处于临界点时，CO2具有共同参数（P、V、T），因而是不能区别此时CO2是气态还是液态的。如果说它是气体，

8、那么这个液体又是接近气态的液体。我们可用实验证明这个结论，因为这时是处于临界温度下，如果按等温线过程进行来使CO2压缩或膨胀，那么管内是什么也看不到的。现在我们按绝热过程来进行，使压力等于临界压力突然降低，CO2状态点由等温线沿绝热线降到液区，管内CO2出现了明显的液面，这就说明，如果这次管内的CO2是气体的话，那么这种气体离液区