6-3对应态定律与通用压缩因子图.ppt

本章基本要求 * 第六章 实际气体气体的性质及热力学一般关系式 6-1 理想气体状态方程用于实际气体的偏差 理想气体状态方程 对于理想气体 pv/RgT～p图应为一条水平线： 0 p 1 2 H2 CH4 O2 实际气体有偏差 压缩因子（压缩性系数）：实际气体的比体积与按照理想气体方程计算得到的体积之比。 对于理想气体Z=1，对于实际气体可能大于或小于1，Z体现了实际气体性质偏离理想气体的程度。 Z的大小不仅和气体种类有关，还和压力温度有关。 分析： Z1时，实际气体体积大于同温同压下理想气体的体积，气体较难压缩； Z1时，实际气体体积小于同温同压下理想气体的体积，气体可压缩性大； 在一定温度下，实际气体的Z值先随压力的增大而减小，压力较高时Z值大于1，Z随压力的增大而增大。 气体被压缩时，分子间距减小，吸引力增大，体积比忽略吸引力时小 压力进一步增大，分子间的相互排斥力增大，分子本身占有的体积影响较大，使得体积较大 实际气体只在高温低压下，其性质和理想气体接近，理想气体的状态方程不能准确地反映实际气体p、v、T之间的关系，需建立实际气体的状态方程。 6-2 范德瓦尔方程和R-K方程 范德瓦尔考虑气体的实际情况对理想气体作出修正： (1)考虑分子本身体积的修正： (2)考虑分子间相互作用力的修正： 1、方程的导出 由于气体分子本身占有一定体积，分子自由运动空间减小 分子间的相互作用力使压力减小，正比于分子数目的平方 Vm降幂形式的范德瓦尔状态方程 a,b为范德瓦尔常数，见表6-1 分析：当Vm很大时，可忽略修正项，而成为理想气体方程 随p、T不同，Vm有：三个不等实根、三个相等实根或一个实根两个虚根。 范德瓦尔方程与CO2与定温压缩曲线实验对比： 2、范德瓦尔方程式的分析 ※实验：CO2临界状态的观测 Tc=304K，pc=7.387Mpa 实验结果分析： A、CO2温度低于304K时，定温线中间有一段水平线（气、液共存） B、高于304K时，无论压力多高都不能使其液化 304K为CO2能否被液化的分界线——临界温度Tcr 临界点：临界等温线有一拐点C，对应有临界压力pcr、临界比体积vcr 实际气体的重要参数 p D A K L C B P O M N Q E Vm 范德瓦尔定温线 范德瓦尔方程： 方程在高于临界温度区域与实验吻合，在较低压力和温度时有误差。 温度低于临界温度时，每一个压力下都有三个不等的实根； 温度高于临界温度时，每一个压力下只有一个实根（两个虚根）； 临界温度下有3个相等的实根。 3、临界参数和范德瓦尔方程： 得：pcr=a/27b2 Tcr=8a/27Rb Vm,cr=3b 或 在临界点处： 实际不同物质的Zcr不同，一般在0.23~0.29之间，范德瓦尔方程用于临界区域时有较大误差。 二、R-K状态方程（Redlich---Kwong） 里德立和匡在范德瓦尔方程基础上提出的： 其他的状态方程 例题 CO2温度373K，比体积0.012m3/kg，利用范德瓦尔方程求其压力，并与理想气体方程计算结果对比。 a=0.365292Mpa.m6/kmol2，b=0.04278m3/kmol 6-3 对应态定律与通用压缩因子图 一、对应态原理 对比压力 对比温度 对比体积 对应态参数： 代入范德瓦尔方程，并将a、b关系代入，得： 范德瓦尔对比态方程 该方程和物性无关，适用于所有符合范德瓦尔方程的物质；近似方程。 对应态原理：对于不同的物质，当pr、Tr相等时，vr必然相等 大致正确 二、通用压缩因子图 氮气的压缩因子图 1、气体的压缩因子图 2、通用压缩因子图 不同的物质在相同的对应态下和临界压缩因子时，具有相同的压缩因子。 Zcr一定时： 如Zcr=0.27时的通用压缩因子图： 图6-5~6-7为精确度较高的通用压缩因子图：N—O图， 分为低压区（pr=0~1），中压区（ pr=1~10）和高压区。 例题6-1 利用通用压缩因子图，计算O2在160K，比体积为0.0074m3/kg时的压力。 例题6-2 体积7.81×10-3m3、压力10.1235Mpa的1kg丙烷，实测温度253.2 oC，试用压缩因子图确定丙烷的温度。 掌握范德瓦尔状态方程； 掌握临界点、压缩因子等基本概念； 掌握对比态定律； *