第二章流体的PVT关系ppt课件.ppt

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1、第二章流体的P-V-T关系2.1纯物质的P-V-T关系2.2气体的状态方程2.3对比态原理及其应用2.4真实气体混合物的P-V-T关系2.5液体的P-V-T性质流体指除固体以外的流动相（气体、液体）的总称。均匀流体一般分为液体和气体两类。本章要求：1.了解纯物质的P-T图和P-V图2.正确、熟练地应用R-K方程、两项维里方程计算单组分气体的P-V-T关系3.正确、熟练地应用三参数普遍化方法，计算单组分气体的P-V-T关系4.了解计算真实气体混合物P-V-T关系的方法，并会进行计算。流体的PVT数据是化工生产﹑工程设计和科学研究最为基本的数据，它们是化工热力学的基础数据。这些数据是可以直接测量的

2、，但是众多的数据都做测量，那么必然既浪费时间又不经济，是否能够找出物质或者混合物的PVT数据，运用热力学的基础理论将这些数据加以关联，提出日益精确的计算方法？要找到物质PVT之间的计算关系式，首先，我们就要搞清楚纯物质PVT行为之间有何种数学关系。三维立体图2-1是典型的纯物质的PVT关系图。2.1纯物质的P-V-T关系图2-1纯物质的P-V-T相图凝固时收缩凝固时膨胀固固液液液-汽汽气临界点三相线固-汽气临界点液-汽液固固-汽三相线汽2.1纯物质的P-V-T关系图2-2纯物质的P-V-T相图投影（a.凝固时收缩）2.1纯物质的P-V-T关系图2-2纯物质的P-V-T相图投影（b.凝固时膨胀）

3、图2-3纯物质的P-T图2.1.1P-T图c点：临界点(CriticalPoint)，该点表示纯物质汽-液两相可以共存的最高温度Tc和最高压力Pc。在图中高于Tc和Pc，由虚线隔开的区域称为超临界流体区（密流区），密流区的流体称超临界流体或简称流体，在这个区域流体的属性不同于气体也不同于液体，它具有特殊的属性。当PTc时，等温加压可变为流体，等压降温可液化，属于气体；当P=Pc,T=Tc时，两相性质相同；当T>Tc,P>Pc，即处于密流区时，既不符合气体定义，也不符合液体定义，若A点（液相状态）变化到B点（汽相状态），这

4、个过程是一个渐变的过程，没有明显的相变化。2.1.1P-T图图2-4纯物质的P-V图2.1.2P-V图从图中看出纯物质P-V图有三个特点：?⑴体系汽-液两相的比容（体积）差随温度和压力的上升而减少，外延至ΔV=0点，求得Pc,Tc,Vc。⑵在单相区，等温线为光滑的曲线或直线，高于临界温度的等温线光滑无转折点；低于临界温度的等温线有转折点。⑶等温线在临界点处出现水平拐点，该点的一阶导数和二阶导数皆为零。即临界等温线在临界点上的斜率和曲率都等于零。数学上表示为:2.1.2P-V图在常压下加热水带有活塞的汽缸保持恒压液体水Tv12534液体和蒸汽液体气体临界点饱和液相线（泡点线）饱和汽相线（露点线）

5、2.1.3直线直径定律随着温度变化，饱和液体和饱和蒸气的密度迅速改变，但两者改变的总和变化甚微。当以饱和液体和饱和蒸气密度的算术平均值对温度作图时，得一近似的直线。2.2状态方程equationofstate纯流体的状态方程(EOS)是描述流体P-V-T性质的关系式。混合物的状态方程中还包括混合物的组成（通常是摩尔分数）。f(P,T,V)=02.2.1概述状态方程的应用1用一个状态方程即可精确地代表相当广泛范围内的P、V、T实验数据，借此可精确地计算所需的P、V、T数据。2用状态方程可计算不能直接从实验测定的其它热力学性质。3用状态方程可进行相平衡和化学反应平衡计算。2.2.2理想气体状态方程

6、P为气体压力；V为摩尔体积；T为绝对温度；R为通用气体常数。理想气体状态方程是建立在气体分子之间无相互作用力、气体分子本身不占有体积这两个假设基础之上的2.2.2理想气体状态方程对理想气体状态方程应注意通用气体常数R的单位，对SI单位制，R的取值通常为：8.314J／mol·K(p→Pa，T→K，V→m3/mol)8.314×103J/kmol·K(p→Pa，T→K，V→m3/kmol)理想气体方程的应用1在较低压力和较高温度下可用理想气体方程进行计算。2为真实气体状态方程计算提供初始值。3判断真实气体状态方程的极限情况的正确程度，当或者时，任何的状态方程都还原为理想气体方程。2.2.3立方型

7、状态方程立方型状态方程可以展开成为V的三次方形式。它们的常数可以由实验测定的p-V-T数据回归得到，或者通过普遍化关系式，从临界参数Tc，pc和偏心因子计算。这类方程主要有：vdW方程RK方程SRK方程PT方程PR方程等1vdW方程立方型状态方程可以展开成为V的三次方形式。vanderWaals方程是第一个适用真实气体的立方型方程，其形式为：(2–5)1vdW方程联立求解得：1vdW方程vdW方程