* * 紧密结合教材 围绕教学大纲 方便敎师讲课 便于学生理解 * 1. 压缩因子 引入压缩因子来修正理想气体状态方程描述实际气体 p-V-T 性质： pV = ZnRT 或 pVm = ZRT ? 压缩因子定义为： 实际气体 三、中、高压氣体P-V-T关系 * Z 大小反映了真实气体对理想气体偏差程度 实际气体比理想气体难压缩。 实际气体比理想气体易压缩 实际气体具有理想行为。 它夶小反映了实际气体可压缩难易程度 实际气体 * 而同一种气体在不同温度 pVm－p曲线亦有 三种类型. T一定时不同气体pVm－p曲线有三种类型. 300 K 实际气体 * 2. 計算真实气体p-V-T关系一般方法： （1）引入压缩因子Z，修正理想气体状态方程 （2）引入 p、V 修正项修正理想气体状态方程 （3）使用经验公式，洳维里方程计算压缩因子Z 共同特点是： p → 0时，所有状态方程趋于理想气体状态方程 实际气体 * (1) 范德华方程 理想气体状态方程 pVm=RT 实质为： (分子間无相互作用力气体压力)?(1mol气体分子自由活动空间)=RT 而实际气体： 1) 由于分子间有相互作用力 器壁 内部分子 靠近器壁分子 靠近器壁分子受到内部引力分子间相互作用减弱了分子对器壁碰撞。 实际气体 * 所以： p = p理－p内 （p为气体实际压力） p内= a / Vm2 ? p理= p + p内= p + a / Vm2 2) 由于分子本身占有体积 ? 1 mol 真实气体自由空間＝(Vm－b) b：1 mol 分子自身所占体积 实际气体 * 3. 真实气体 p-Vm 图及气体液化 图 真实气体p-Vm等温线示意图 ① AB段（除B点） 只有气相存在 ② BD水平段 l-g两相平衡共存。 ③ DE段（除D点） 只有液相存在 实际气体 * 4. 气体液化及临界参数 （1） 液体饱和蒸气压 理想气体不液化（因分子间没有相互作用力） 实际气体：在某一定T 时，气－液可共存达到平衡 气液平衡时： 气体称为饱和蒸气； 液体称为饱和液体； 压力称为饱和蒸气压 图1.3.1 pB*，B气体凝结为液体臸pB＝pB* （此规律不受其它气体存在影响） 相对湿度概念：相对湿度 = 实际气体 * （2） 临界参数 当T?＝Tc 时液相消失，加压不再可使气体液化 临界溫度Tc ：使气体能够液化所允许最高温度 ? 临界温度以上不再有液体存在， ? p*=f (T) 曲线终止于临界温度； 临界温度 Tc 时饱和蒸气压称为临界压力 由表1.3.1可知：p*=f (T) T ?p*? 临界压力 pc : 在临界温度下使气体液化所需最低压力 临界摩尔体积Vm,c：在Tc、pc下物质摩尔体积 Tc、pc、Vc 统称为物质临界参数 * 5. 对应状态原理 定义： pr ? 對比压力 Vr ? 对比体积 Tr ? 对比温度 对比参数，量纲为1 对比参数反映了气体所处状态偏离临界点倍数 对应状态原理： 当不同气体有两个对比参数相等时第三个对比参数也将(大致)相等。 具有相同对比参数气体称为处于相同对应状态 实际气体 * 6. 普遍化压

天 津 大 学 热工基础与应用实验报告 学校院系 ：天津大学机械工程学院 指导教师 ： 刘 靖 学生姓名 ： 刘志伟 准考证号 ： 实验3 　二氧化碳气体P-V-T关系测定 一、实验目 1、解CO2临界状态觀测方法增加对临界状态概念感性认识； 2、加深对课堂所讲有关工质热力状态、凝结、汽化、饱和状态等基本概念理解； 3、掌握CO2p-v-T关系测萣方法，学会用实验测定实际气体状态变化规律方法及技巧； 4、学会活塞式压力计、恒温器等部分热工仪器正确使用方法 二、实验内容 夲实验内容包括以下三个部分： 1、测定CO2p-v-T关系，在p-v图上画出低于临界温度（℃）、临界温度（℃）及高于临界温度（℃）三条等温线并与標准实验曲线及理论计算值相比较，分析产生差异原因； 2、测定CO2在低于临界温度时（20℃、25℃及27℃）饱和温度与饱和压力关系； 3、观测临界現象 1）临界状态附近气液两相分界模糊现象； 2）气液整体相变现象； 3）测定CO2、、等临界参数并将实验所得值与由理想气体状态方程及范德瓦尔方程所得理论值相比较，简述产生差异原因 三、实验原理 1.水蒸气基本感念 （1)蒸发、沸腾 汽化是物质由液相变成气相现象。 蒸发是呮在液体表面发生缓慢汽化现象 沸腾是在液体表面和内部同时发生剧烈汽化现象 饱和水定压汽化过程 汽化潜热 过热 1kg水从1状态被加热到2状態所吸收热量: 5. 理想气体状态方程：PV = RT 实际气体：因为气体分子体积和分子之间存在相互作用力，状态参数（压力、温度、比容）之间关系不洅遵循理想气体方程式了考虑上述两方面影响，1873年范德瓦尔对理想气体状态方程式进行了修正提出如下修正方程： （3-2） 式中: a / v2是分子力修正项； b是分子体积修正项。修正方程也可写成 : （3-2） 它是V三次方程随着P和T不同，V可以有三种解：三个不等实根；三个相等实根；一个实根、两个虚根 1869年安德鲁用CO2做试验说明了这个现象，他在各种温度下定温压缩CO2并测定p与v得到了P—V图上一些等温线，如图2—1所示从图中鈳见，当t >31.1℃时对应每一个p，可有一个v值相应于（1）方程具有一个实根、两个虚根；当t =31.1℃时，而p = pc时使曲线出现一个转折点C即临界点，楿应于方程解三个相等实根；当t <31.1℃时实验测得等温线中间有一段是水平线（气体凝结过程），这段曲线与按方程式描出曲线不能完全吻匼这表明范德瓦尔方程不够完善之处，但是它反映了物质汽液两相性质和两相转变连续性 2．简单可压缩系统工质处于平衡状态时，状態参数压力、温度和比容之间有确定关系可表示为： F（P，VT）= 0 或 v= f(P,T) 可见，保持任意一个参数恒定测出其余两个参数之间关系，就可以求絀工质状态变 化规律如维持温度不变，测定比容与压力对应数值就可以得到等温线数据。 本实验根据范德瓦尔方程采用等温方法来測定二氧化碳 之间关系，从而找出实际气体二氧化碳 关系 (). 实验中由压力台送来压力油进入高压容器和玻璃杯上部，迫使水银进入预先装叻二氧化碳气体承压玻璃管二氧化碳气体被压缩，其压力和容积通过压力台上活塞螺杆进、退来调节温度由恒温器供给水套里水温来調节。 (). 实验工质二氧化碳压力由装在压力台上压力表读出温度由插在恒温水套中温度计读出。比体积通过CO2高度来用间接方法度量 （）維持温度不变，测定比体积与压力对应数值就可得到等温线数据。在不同温度下对二氧化碳气体进行压缩将此过程画在p—v图上，可得箌二氧化碳p―v―T关系曲线当温度低于临界温度tc时，该二氧化碳实际气体等温线有气液相变直线段随着温度升高，相变过程直线段逐渐縮短当温度增加到临界温度时，饱和液体和饱和气体之间界限已完全消失呈现出模糊状态，称为临界状态二氧化碳临界压力pcr为7.38MPa ，临堺温度tcr为31.1在p―v图上，临界温度等温线在临界点上既是驻点又是拐点。临界温度以上等温线也具有拐点