二氧化碳臨界狀態(tài)觀測及P-V-T關(guān)系測定實驗

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 實 驗 報 告 評分 13系 07級 第二大組 實驗室力一樓 日期2010-03-24姓名 鐘偉PB 實驗題目：二氧化碳臨界狀態(tài)觀測及P-V-T關(guān)系測定實驗實驗?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)會用實驗測定實際氣體狀態(tài)變化規(guī)律的方法和技巧學(xué)會活塞式壓力計、恒溫器等熱工儀器的正確使用方法。實驗原理和裝置:整個實驗裝置由壓力臺、恒溫器和試驗臺本體及其防護罩等三大部分組成（如圖所示）。試驗臺本體如圖所示。對簡單可壓縮熱力系統(tǒng)，當(dāng)工質(zhì)處于平衡狀態(tài)時，其狀

2、態(tài)參數(shù)p、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。恒溫水恒溫水本試驗就是根據(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(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上的活塞桿的進、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)。實驗工質(zhì)二氧化碳的壓力，由裝在壓力臺上的壓力表讀出。溫度由插在恒溫水套中的溫度計讀出。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

3、玻璃管內(nèi)徑均勻、截面不變等條件換算得出。實驗步驟：1. 按圖1裝好試驗設(shè)備，并開啟試驗本體上的日光燈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，開動電動泵，使水循環(huán)對流。2 旋轉(zhuǎn)電接點溫度計頂端的帽形磁鐵，調(diào)動凸輪示標(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。3 視水溫情況，開、關(guān)加熱器，當(dāng)水溫未達到要調(diào)定的溫度時，恒溫器指示燈是亮的，當(dāng)指示燈時亮?xí)r滅閃動時，說明溫度已達到所需恒溫。4 觀察玻璃水套上的溫度計，若其讀數(shù)與恒溫器上的溫度計及電接點溫度計標(biāo)定的溫度一致時（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)

4、定的溫度。3. 加壓前的準(zhǔn)備1) 關(guān)壓力表及其進入本體油路的兩個閥門，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。這時，壓力臺油缸中抽 滿了油。3) 先關(guān)閉油杯閥門,開啟壓力表和進入本體油路的兩個閥門。4) 搖進活塞螺桿，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，即可進行實驗。4. 測定低于臨界溫度t=20時的定溫線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進活 塞螺桿，以保證定溫條件。否則，將來不及平衡，使

5、讀數(shù)不準(zhǔn)；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，并在該曲線的拐點處找出臨界壓力和臨界比容。實驗處理：-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517.18.5199.519

6、.69.5.614.16.5.615.97.5.616.58.6.211.25.6.213.46.6.2146.6.86.23.出現(xiàn)明顯的分離界面，且壓力越大，CO2柱越高6.811.25.6.811.85.7.43.91.7.49.14.7.49.954.83.11.873.883.8.62.71.8.64.752.8.66.33.9.22.61.9.23.41.9.24.62.9.82.41.9.82.91.9.83.51.根據(jù)以上數(shù)據(jù)畫出等溫線如下：2. 將實驗測得的等溫線與圖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，實驗所得圖形是有誤差的，

7、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，實驗所得曲線是沒有那么平坦的直線的，這與實驗所測得的點數(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，同樣，在拐點處的曲線沒有測量到位。時，實驗遇到同樣的問題。總體上，基于實驗的誤差，實驗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.實驗中為什么要保持加壓或降壓過程的緩慢進行？答：加壓或降壓過程的緩慢進行，以保證定溫條件。否則，將來不及平衡，使讀數(shù)不準(zhǔn)。2.分析實驗中有哪些因素會帶來誤差？答：實驗過程中，要求保持定溫條件，但明顯

8、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)然也給實驗結(jié)果造成一定程度的影響；實驗要求穩(wěn)定后再讀數(shù)，實驗中有時沒達到穩(wěn)態(tài)，讀數(shù)會有誤差。將實驗測定的臨界比容與理論計算值一并填入表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)值實驗值0.002160.002470.007010.00263由計算結(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驗值最接近標(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pV=常數(shù)（或=常數(shù)），但實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，因此需要適用于實際氣體的狀態(tài)方程式