二氧化碳的pvt实验报告.docx

二氧化碳的pvt实验报告 　　实验2二氧化碳临界现象观测及PVT关系的测定　　一．实验目的　　1．了解CO2临界状态的观测方法，增加对临界状态概念的感性认识；　　2．加深课堂上所讲的纯流体热力学状态：汽化、冷凝、饱和态和超临流体等基本概念　　的理解；　　3．掌握CO2的PVT关系的测定方法，熟悉用实验测定真实气体状态变化规律的方法　　和技巧。　　二．实验原理　　对纯流体处于平衡态时，其状态参数P、V和T存在以下关系：　　F=0或V=f　　由相律，对纯流体,在单相区,其自由度为2，当温度一定时，体积随压力而变化；在二相区,其自由度为1，温度一定时，压力一定，仅体积发生变化。本实验就是利用定温的方法测定CO2的P和V之间的关系获得CO2的P-V-T数据。　　三．实验装置和流程　　实验装置由试验台本体、压力台和恒温浴及防护罩组成。试验台本体如图2所示。　　实验中由压力台送来的压力油进入高压容器和玻璃杯上半部,迫使水银进入预先装有CO2气体的承压玻璃管(毛细管),CO2被压缩,其压力和容积通过压力台上的活塞杆的进退来调节。温度由恒温水套的水温调节，水套的恒温水由恒温浴供给。　　CO2的压力由压力台上的精密压力表读出，温度由水套内精密温度计读出。比容由CO2柱的高度和质面比常数计算出。　　四．实验步骤　　1．按图1装好试验设备。　　2．接通恒温浴电源，调节恒温水到所要求的实验温度。　　3．加压前的准备----抽油充油操作　　关闭压力表及其进入本体油路的二个阀门，开启压力台上油杯的进油阀。　　摇退压力台上的活塞螺杆，直至螺杆全部退出。此时压力台上油筒中抽满了油。先关闭油杯的进油阀，然后开启压力表及其进入本体油路的二个阀门。　　摇进活塞杆，使本体充油。直至压力表上有压力读数显示，毛细管下部出现水银为止。如活塞杆已摇进到头，压力表上还无压力读数显示，毛细管下部未出现水银，则重复--步骤。　　再次检查油杯的进油阀是否关闭，压力表及其进入本体油路的二个阀门是否开启。温度是否达到所要求的实验温度。如条件均已调定，则可进行实验测定。　　4．测定承压玻璃管(毛细管)内CO2的质面比常数K值　　由于承压玻璃管(毛细管)内的CO2质量不便测量，承压玻璃管(毛细管)内径不易测准。本实验用间接方法确定CO2的比容。假定承压玻璃管(毛细管)内径均匀一致，CO2比容和高度成正比。具体方法如下：　　3　　由文献，纯CO2液体在25℃，时，比容V=m/kg；　　实验测定本装置在25℃，时，CO2液柱高度为Δho(=　　1　　h`–h0)。式中，ho--承压玻璃管(毛细管)内径顶端的刻度，h`—25℃，下水银柱上端液面刻度。　　图1CO2PVT关系实验装置　　如m--CO2质量，A--承压玻璃管(毛细管)截面积，h—测量温度压力下水银柱上端液面刻度，K--质面比常数，　　则25℃，下比容V=Δho*A/m=m/kg，　　K=m/A=Δho/　　测量温度压力下比容V=/=Δh/K　　5．测定低于临界温度下的等温线将恒温水套温度调至t=20℃或25℃，并保持恒定。　　压力从左右开始，读取相应水银柱上端液面刻度，记录第一个数据点。，提高压力，达到平衡时，读取相应水银柱上端液面刻度，记录第二个数据点。注意加压时，应足够缓慢的摇进活塞杆，以保证定温条件，此时，水银柱高度应稳定在一定数值，不发生波动。　　按压力间隔左右，逐次提高压力，测量第三、第四……数据点，直到出现第一小滴CO2液体为止。　　注意此阶段，压力改变后CO2状态的变化，特别是测准出现第一小滴CO2液体时的　　2　　3　　压力和最后一个CO2小汽泡刚消失时的压力以及相应水银柱上端液面刻度。此阶段压力改变应很小，要交替进行升压和降压操作，压力应按出现第一小滴CO2液体和最后一个CO2小汽泡刚消失的具体条件进行调整。　　当CO2全部液化后，继续按压力间隔左右升压，直到压力达到为止。　　图2试验台本体　　1-高压容器，2-玻璃杯,3-压力油,4-水银,5-密封填料6-填料压盖,7-恒温水套,8-承压玻璃管,9-CO2,10-温度计　　6．测定临界等温线和临界参数，观察临界现象　　将恒温水套温度调至t=℃，按上述5的方法和步骤测出临界等温线，注意在曲线的拐点附近，应缓慢调整压力，以较准确的确定临界压力和临界比容。　　3　　观察临界现象a.临界乳光现象　　保持临界温度不变,摇进活塞杆使压力升至Pc附近处,然后突然摇退活塞杆(注意勿使试验台本体晃动)降压,在此瞬间玻璃管内将出现圆锥型的乳白色的闪光现象,这就是临界乳光现象。这是由于CO2分子受重力场作用沿高度分布不均和光的散射所造成的。可以反复几次观察这个现象。　　b.整体相变现