1、實驗 實驗 3 二氧化碳臨界現(xiàn)象觀測及 二氧化碳臨界現(xiàn)象觀測及 PVT PVT 關(guān)系的測定 關(guān)系的測定一．實驗目的 一．實驗目的1． 觀測 CO2 臨界狀態(tài)現(xiàn)象，增加對臨界狀態(tài)概念的感性認識；2． 加深對純流體熱力學狀態(tài)：汽化、冷凝、飽和態(tài)和超臨流體等基本概念的理解；測定 CO2 的 PVT 數(shù)據(jù)，在 PV 圖上繪出 CO2 等溫線；3． 掌握低溫恒溫浴和活塞式壓力計的使用方法。二．實驗原理 二．實驗原理純物質(zhì)的臨界點表示汽液二相平衡

2、共存的最高溫度（TC）和最高壓力點（PC） 。純物質(zhì)所處的溫度高于 TC，無論壓力大小，都不存在液相；壓力高于 PC，無論溫度高低，都不存在汽相；同時高于 TC 和 PC，則為超臨界區(qū)。本實驗測量 T>TC，T = TC 和 TTC 等溫線，為一光滑曲線；T = TC 等溫線，在臨界壓力附近有一水平拐點，并出現(xiàn)汽液不分現(xiàn)象；T<TC 等溫線，分為三段，中間一水平段為汽液共存區(qū)。對純流體處于平衡態(tài)時，其狀態(tài)參數(shù) P、V 和 T

3、 存在以下關(guān)系：或 0 ) T V, , P ( F ? ) T , (P f V ?由相律，純流體，在單相區(qū)，自由度為 2，當溫度一定時，體積隨壓力而變化；在二相區(qū)，自由度為 1，溫度一定時，壓力一定，僅體積發(fā)生變化。本實驗就是利用定溫的方法測定 CO2 的 P 和 V 之間的關(guān)系，獲得 CO2 的 P-V-T 數(shù)據(jù)。三．實驗裝置流程和試劑 實驗裝置流程和試劑實驗裝置由試驗臺本體、壓力臺和恒溫浴組成（圖 2-3-1） 。試驗臺

4、本體如圖 2-3-2 所示。實驗裝置實物圖見圖 2-3-3。實驗中由壓力臺送來的壓力油進入高壓容器和玻璃杯上半部,迫使水銀進入預先裝有高純度的 CO2 氣體的承壓玻璃管(毛細管),CO2 被壓縮,其壓力和容積通過壓力臺上的活塞桿的進退來調(diào)節(jié)。溫度由恒溫水套的水溫調(diào)節(jié)，水套的恒溫水由恒溫浴供給。CO2 的壓力由壓力臺上的精密壓力表讀出（注意：絕對壓力=表壓+大氣壓） ，溫度由水套內(nèi)精密溫度計讀出。比容由 CO2 柱的高度除以質(zhì)面比常數(shù)計算

5、得到。（1）關(guān)閉壓力表下部閥門和進入本體油路的閥門，開啟壓力臺上油杯的進油閥。（2）搖退壓力臺上的活塞螺桿，直至螺桿全部退出。此時壓力臺上油筒中抽滿了油。（3）先關(guān)閉油杯的進油閥，然后開啟壓力表下部閥門和進入本體油路的閥門。（4）搖進活塞桿，使本體充油。直至壓力表上有壓力讀數(shù)顯示，毛細管下部出現(xiàn)水銀為止。（5）如活塞桿已搖進到頭，壓力表上還無壓力讀數(shù)顯示，毛細管下部未出現(xiàn)水銀，則重復（1）--（4）步驟。（6）再次檢查油杯的進油閥是否關(guān)

6、閉，壓力表及其進入本體油路的二個閥門是否開啟。溫度是否達到所要求的實驗溫度。如條件均已調(diào)定，則可進行實驗測定。4．測定承壓玻璃管(毛細管)內(nèi) CO2 的質(zhì)面比常數(shù) K 值由于承壓玻璃管(毛細管)內(nèi)的 CO2 質(zhì)量不便測量，承壓玻璃管(毛細管)內(nèi)徑（截面積）不易測準。本實驗用間接方法確定 CO2 的比容。假定承壓玻璃管(毛細管)內(nèi)徑均勻一致，CO2 比容和高度成正比。具體方法如下：（1）由文獻，純 CO2 液體在 25℃，7.8MPa 時

7、，比容 V = 0.00124 m3/kg；（2）實驗測定本裝置在 25℃，7.8MPa（表壓大約為 7.7 MPa）時，CO2 柱高度為。式中，ho—承壓玻璃管(毛細管)內(nèi)徑頂端的刻度（酌情扣除尖部長度） ， 0 0 ' h h h ? ? ?h’—25℃，7.8MPa 下水銀柱上端液面刻度。 （注意玻璃水套上刻度的標記方法）（3）如 m—CO2 質(zhì)量（kg） ，A—承壓玻璃管(毛細管)截面積（m２） ， h—測量溫度壓力下

8、水銀柱上端液面刻度（m） ，K—質(zhì)面比常數(shù)（kg/m２） ，則 25℃，7.8MPa 下比容， （2-3-1） kg m mA h V / 00124 . 0 3 0 ? ? ? ?質(zhì)面比常數(shù) （2-3-2） 00124 . 00 hAm K ? ? ?又如Δh 為測量溫度壓力下 CO2 柱高度（m） ，則此溫度壓力下 CO2 比容， （2-3-3） KhA mh h V ? ? ? ? /05．測定低于臨界溫度下的等溫線（T=