二氧化碳臨界狀態(tài)觀測及PVT關(guān)系測定實(shí)驗(yàn)

1、 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 評分 13系 07級 第二大組 實(shí)驗(yàn)室力一樓 日期2010-03-24姓名 鐘偉PB07013076 實(shí)驗(yàn)題目：二氧化碳臨界狀態(tài)觀測及P-V-T關(guān)系測定實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馀R界狀態(tài)的觀測方法，增加對臨界狀態(tài)概念的感性認(rèn)識(shí)加深對課堂所講的工質(zhì)熱力狀態(tài)、凝結(jié)、汽化、飽和狀態(tài)等基本概念的理解掌握的p-t 關(guān)系的測定方法，學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)測定實(shí)際氣體狀態(tài)變化規(guī)律的方法和技巧學(xué)會(huì)活塞式壓力計(jì)、恒溫器等熱工儀器的正確使用方法。實(shí)驗(yàn)原理和裝置:整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置由壓力臺(tái)、恒溫器和試驗(yàn)臺(tái)本體及其防護(hù)罩等三大部分組成（如圖所示）。試驗(yàn)臺(tái)本體如圖所示。對簡單可壓縮熱力系統(tǒng)，當(dāng)工質(zhì)處于平衡狀態(tài)時(shí)，其狀態(tài)參數(shù)p、

2、t之間有： 或 (1)圖 21 高壓容器 2 玻璃杯 3 壓力油 4 水銀 5 密封填料 6 填料壓蓋 7 恒溫水套 8 承壓玻璃管 9 CO2空間10 溫度計(jì)。恒溫水恒溫水本試驗(yàn)就是根據(jù)式（1），采用定溫方法來測定的p-之間的關(guān)系，從而找出的p-t關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中，由壓力臺(tái)送來的壓力油進(jìn)入高壓容器和玻璃杯上半部，迫使水銀進(jìn)入預(yù)先裝了氣體的承壓玻璃管，被壓縮，其壓力和容積通過壓力臺(tái)上的活塞桿的進(jìn)、退來調(diào)節(jié)。溫度由恒溫器供給的水套里的水溫來調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)工質(zhì)二氧化碳的壓力，由裝在壓力臺(tái)上的壓力表讀出。溫度由插在恒溫水套中的溫度計(jì)讀出。比容首先由承壓玻璃管內(nèi)二氧化碳柱的高度來測量，而后再根據(jù)承壓玻璃管內(nèi)徑

3、均勻、截面不變等條件換算得出。實(shí)驗(yàn)步驟：1. 按圖1裝好試驗(yàn)設(shè)備，并開啟試驗(yàn)本體上的日光燈2. 恒溫器準(zhǔn)備及溫度調(diào)定1 將蒸鎦水注入恒溫器內(nèi)，注至離蓋3050mm。檢查并接通電路，開動(dòng)電動(dòng)泵，使水循環(huán)對流。2 旋轉(zhuǎn)電接點(diǎn)溫度計(jì)頂端的帽形磁鐵，調(diào)動(dòng)凸輪示標(biāo)，使凸輪上端面與所要調(diào)定的溫度一致，再將帽形磁鐵用橫向螺釘鎖緊，以防轉(zhuǎn)動(dòng)。3 視水溫情況，開、關(guān)加熱器，當(dāng)水溫未達(dá)到要調(diào)定的溫度時(shí)，恒溫器指示燈是亮的，當(dāng)指示燈時(shí)亮?xí)r滅閃動(dòng)時(shí)，說明溫度已達(dá)到所需恒溫。4 觀察玻璃水套上的溫度計(jì)，若其讀數(shù)與恒溫器上的溫度計(jì)及電接點(diǎn)溫度計(jì)標(biāo)定的溫度一致時(shí)（或基本一致），則可認(rèn)為承壓玻璃管內(nèi)的的溫度處于所標(biāo)定的溫度。

4、3. 加壓前的準(zhǔn)備1) 關(guān)壓力表及其進(jìn)入本體油路的兩個(gè)閥門，開啟壓力臺(tái)上油杯的進(jìn)油閥。2) 搖退壓力臺(tái)上的活塞螺桿，直至螺桿全部退出。這時(shí)，壓力臺(tái)油缸中抽 滿了油。3) 先關(guān)閉油杯閥門,開啟壓力表和進(jìn)入本體油路的兩個(gè)閥門。4) 搖進(jìn)活塞螺桿，使本體充油。如此反復(fù)，直至壓力表上有壓力讀數(shù)為止。5) 再次檢查油杯閥門是否關(guān)好，壓力表及本體油路閥門是否開啟。若均已 調(diào)定后，即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4. 測定低于臨界溫度t=20時(shí)的定溫線a. 將恒溫器調(diào)定在t=20，并保持定溫線；b. 壓力從4.41MPa開始，當(dāng)玻璃管內(nèi)水銀升起來后，應(yīng)足夠緩慢地?fù)u進(jìn)活 塞螺桿，以保證定溫條件。否則，將來不及平衡，使讀數(shù)不準(zhǔn)；

5、c. 按照適當(dāng)?shù)膲毫﹂g隔取h值，直到壓力p=9.8MPa。測定t=25，t=27時(shí)其飽和溫度和飽和壓力的對應(yīng)關(guān)系。測定臨界等溫線和臨界參數(shù)，并觀察臨界現(xiàn)象。按上述方法和步驟測出臨界等溫線，并在該曲線的拐點(diǎn)處找出臨界壓力和臨界比容。實(shí)驗(yàn)處理：-承壓玻璃管內(nèi)徑頂端刻度=3.3mm T=20t=31.1（臨界）t=35P/mm現(xiàn)象P/mm現(xiàn)象P/mm現(xiàn)象4.4120.910.18875沒有看到分離的界面4.4122.811.11652沒有看到分離明顯的界面；臨界狀態(tài)飽和汽液模糊不清4.4123.311.35875沒有看到分離明顯的界面；臨界狀態(tài)飽和汽液模糊不清517.18.3362505199.26

6、3773519.69.5550005.614.16.8737505.615.97.7523155.616.58.0437506.211.25.4600006.213.46.5333986.2146.8250006.86.23.022500出現(xiàn)明顯的分離界面，且壓力越大，CO2柱越高6.811.25.4607506.811.85.7525007.43.91.9012507.49.14.4368607.49.954.85062583.11.511250873.412969883.9000008.62.71.3162508.64.752.3159438.66.33.0712509.22.61.267

7、5009.23.41.6577279.24.62.2425009.82.41.1700009.82.91.4139449.83.51.706250根據(jù)以上數(shù)據(jù)畫出等溫線如下：2. 將實(shí)驗(yàn)測得的等溫線與圖4所示的標(biāo)準(zhǔn)等溫線比較，并分析它們之間的差異及 其原因。分析：與標(biāo)準(zhǔn)曲線相比，可以看出，實(shí)驗(yàn)所得圖形是有誤差的，當(dāng)然這是不可避免得。但是就總體趨勢上來看，還是比較符合得。時(shí)，實(shí)驗(yàn)所得曲線是沒有那么平坦的直線的，這與實(shí)驗(yàn)所測得的點(diǎn)數(shù)是不無關(guān)系的，從總體上，可以斷言，如果測得數(shù)據(jù)較密集的話，應(yīng)該能夠到比較理想的曲線。時(shí)，同樣，在拐點(diǎn)處的曲線沒有測量到位。時(shí)，實(shí)驗(yàn)遇到同樣的問題?？傮w上，基于實(shí)驗(yàn)的誤差

8、，實(shí)驗(yàn)得到的曲線一定程度上可以反映臨界狀態(tài)的現(xiàn)象和相關(guān)過程。3. CO2飽和溫度和壓力關(guān)系曲線標(biāo)準(zhǔn)曲線思考問題：1.實(shí)驗(yàn)中為什么要保持加壓或降壓過程的緩慢進(jìn)行？答：加壓或降壓過程的緩慢進(jìn)行，以保證定溫條件。否則，將來不及平衡，使讀數(shù)不準(zhǔn)。2.分析實(shí)驗(yàn)中有哪些因素會(huì)帶來誤差？答：實(shí)驗(yàn)過程中，要求保持定溫條件，但明顯該條件很難滿足；儀器的讀數(shù)是在內(nèi)管中，給讀數(shù)造成極大地不便，當(dāng)然也給實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成一定程度的影響；實(shí)驗(yàn)要求穩(wěn)定后再讀數(shù)，實(shí)驗(yàn)中有時(shí)沒達(dá)到穩(wěn)態(tài)，讀數(shù)會(huì)有誤差。將實(shí)驗(yàn)測定的臨界比容與理論計(jì)算值一并填入表2，并分析它們之間的差異及其原因。表2 臨界比容標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)驗(yàn)值0.002160.002470.007010.00263由計(jì)算結(jié)果可知：理想氣體狀態(tài)方程和范德瓦爾方程的理論值相比較首先實(shí)驗(yàn)值最接近標(biāo)準(zhǔn)值，相對誤差僅為其次為根據(jù)范德瓦爾方程計(jì)算的理論值，相對誤差為最后根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得到的理論值偏差最大，約為原因如下：1.按照理想氣體狀態(tài)方程式，定質(zhì)量氣體等溫變化時(shí)pV=常數(shù)（或=常數(shù)），但實(shí)際氣體僅在壓力較低、溫度較高的情況下近似滿足此關(guān)系，而且氣體的壓力愈高、溫度愈低，這一偏差愈大，因此