第2章流体pVT关系.ppt

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1、第2章流体的p–V-T关系本章主要内容通过纯物质的p–V–T图、p–V图和p–T图，了解纯物质的p–V–T关系。掌握维里方程的几种形式及维里系数的物理意义。熟练运用二阶舍项的维里方程进行pVT计算。理解立方型状态方程的普遍特点。重点掌握RK方程一般形式和迭代形式的使用。熟练运用RK方程进行气体的pVT计算。掌握RKS和PR方程。并能运用RKS和PR方程进行纯流体的pVT计算。掌握偏心因子的概念。理解对比态原理的基本概念和简单对比态原理。熟练掌握三参数的对应状态原理和压缩因子图的使用。熟练运用普遍化状态方程式解决实际流体的pVT

2、计算。初步了解液体的pVT关系。掌握混合物的pVT关系。重点掌握kay规则、气体混合物的第二维里系数和立方型状态方程的混合规则。2.1流体的pVT关系及其重要性流体pVT的用途实现流体的温度T、压力p、体积V三者之间的互相计算；许多其他的热力学性质，如热力学能U、焓H、熵S等，抽象而且不能（或者不能）测量，需要利用流体的pVT数据和热力学基本关系进行推算；pVT定量关系及连续性方程的意义实验测量费时耗资，有时还有操作危险性，物质及混合物种类不计其数，必须找到普适的定量关系；利用pVT数据及热力学关系计算其他热力学性质时需要进行

3、求导或者积分，离散的数据不方便操作，必须连续性方程。2.2纯物质的pVT的相行为图2-1纯物质的p–V–T图C固液汽液汽固液纯物质的T—V图纯物质的T—V图C点临界点，所对应的温度和压力是纯物质汽液平衡的最高温度和最高压力点复习：临界温度、临界压力临界温度是指气体加压液化时所允许的最高温度临界压力是与临界温度对应的最低压力C纯物质的p—V图3高压液体压力p汽液平衡低压气体1245体积V图2-2恒温下，水的体积随压力变化的示意图水在恒温下，减压过程的p-V图纯物质的p–V图纯物质的p–V图T

4、为汽液平衡共存区等温线在两相区的水平段随着温度的升高而逐渐变短，到临界温度时最后缩成一点CT=Tc等温线在临界点上是一个水平拐点，其斜率和曲率都等于零等温线曲线平滑并且不与相界面相交纯物质的p–T图AB三相点图2-5纯物质的p–T图1-2线汽固平衡线（升华线）2-c线汽液平衡线（汽化线）2-3线液固平衡线（熔化线）从A点到B点，即从液体到汽体。是渐变的过程，不存在突发的相变。超临界流体的性质非常特殊，既不同于液体，又不同于气体，它的密度接近于液体，而传递性质则接近于气体，可作为特殊的萃取溶剂和反应介质。超临界分离技术和反应技术

5、成为研究热点2.3对比态原理及其在pVT关系中的应用（TheoremofCorrespondingStates）对比态原理对比变量定义：上式中，分别称为对比温度、对比压力、对比摩尔体积和对比密度。对比参数反映了气体所处状态偏离临界点的倍数。对比态原理：在相同的对比状态下，所有物质表现出相同的性质。当物质具有相同的对比变量时认为处于相同的对比状态。简单对比态原理提出：将对比变量的定义式代入vanderWaals方程得到：该方程就是vanderWaals提出的简单对比态原理。对于不同的流体，当具有相同的对比温度和对比压力时，则具有

6、相同的对比体积。Zc近似为常数（大致为0.23～0.29）因此，当对比变量相同时，则具有大致相同的压缩因子。表述为：对于不同的流体，当具有相同的对比温度和对比压力时，则具有大致相同的压缩因子。简单对应状态原理又叫做两参数对应状态原理。简单对比态原理使用情况（1）简单对比态原理对应简单流体（如氩、氪、氙）是非常准确的。（2）简单对比态原理就是二参数压缩因子图的依据。（3）不同的物质同位于临界点时，此时，由简单对比态原理知，各种流体的临界压缩因子Zc相等。即，简单对比态原理只有在不同流体的临界压缩因子相同（即对于所有物质，临界压缩

7、因子是常数）的条件下，才能严格成立。实际上，大部分物质的临界压缩因子Zc在0.2～0.3范围内变动，并不是一个常数。可见：拓宽对比态原理的应用范围和提高计算精度的有效方法是在简单对比态原理（二参数对比态原理）的关系式中引入第三参数。范德华提出的简单对比态原理只是一个近似的关系，只适用于球形非极性的简单分子以Zc为第三参数的对比态原理提出：1955年Lydersen等人以Zc作第三参数，将压缩因子表示为：即认为Zc相等的真实气体，如果两个对比变量相等，则第三个对比变量必等。公式：相应的计算压缩因子Z为其中：为所求的流体的压缩因子

8、，Z为从图中查出的时流体的压缩因子。D为时的校正系数，也可以从相应的图中查出。使用情况：（1）该原理和方法不仅可用于气相，还可用于液相；（2）不仅用于流体压缩因子的计算，同时还可用于液体对比密度的计算，类似地，采用公式：偏心因子概念的提出：球形流体的质量的“质心”和作用力的“