二氧化碳P、V、T关系的测定实验.docx

二氧化碳 P、V、T 关系的测定实验 一、实验目的 学习在准平衡状态下，测定气体三个基本状态参数关系的方法。 观察在临界状态附近汽液两相互变的现象，测定 CO 的临界参数。 2 掌握活塞式压力计及恒温器等仪器的使用方法。 二、实验原理 在准平衡状态下，气体的绝对压力 P、比体积（比容）V 和绝对温度 T 之间存在某种确定关系，即状态方程： F ?P,V ,T ?? 0 理想气体的状态方程具有最简单的形式： PV ? RT 实际气体的状态方程比较复杂，目前尚不能将各种气体的状态方程用一个统一的形式表示出来，虽然已经有了许多在某种条件下能较好反映 P、V、T 之间关系的实际气体的状态方程。因此，具体测定某种气体 aa 的 P、V、T 关系，并将实测结果描绘在平面的坐标图上形成状态图，乃是一种重要而有效的研究气体工质热力性质的方法。因为在平面的状态图上只能表达两个参数之间的函数关系， 所以具体测定时有必要保持某一个状态参数为定值，本实验就是在保持绝对温度T 不变的条件下进行的。 三、实验设备 本实验装置所测定的气体介质是二氧化碳。整套装置由试验台本体、测温仪表、活塞式压力计和恒温器四大部分所组成，其系统和本体示意图分别如图1-1 和 1-2。 图 1-1 试验台系统图 图 1-2 试验台本体 由活塞式压力计送来的压力油首先进入高压容器，然后通过高压容器和玻璃杯 之间的空隙，使玻璃杯中水银表面上的压力加大，迫使水银进入预先灌有CO 气 2 体的承压玻璃管，使其中的CO 2 气体受到压缩。如果忽略中间环节的各种压力损 失，可以认为CO 2 气体所受到的压力即活塞式压力计所输出的压力油的压力，其 数值可在活塞式压力计台架上的压力表中读出。至于承压玻璃管中 CO 2 积，则可由水银柱的高度间接测出。 气体的容 承压玻璃管外还有一个玻璃套管，其上下各有一个接头，分别用橡皮管与恒温器联接。恒温器中的水温由加热器加热、由电接触式水银温度计控制，可以基本保持不变。恒温器中的电动泵将恒温水抽出，由玻璃套管的下端进入，上端流出， 在玻璃套管和恒温器之中进行循环。这样，在稳定情况下，可以认为CO 2 气体的 温度与循环水的温度相等。这就保证了CO 2 可在等温情况下进行状态的改变。活 塞式压力计依靠带有活塞的螺杆的前进或后退，改变压力计中压力油的压力，它有一个进油阀和两个控制阀，使用时必须严格遵守活塞式压力计的操作规律，以免发生意外，损坏试验台本体。 四、实验步骤 熟悉各实验设备，对照系统图弄清压力传递的路线及恒温器循环水的流程。 使用恒温器调节温度： 准备工作：在恒温器中加入蒸馏水（一般用自来水代替），水面应离盖板 3 厘米左右。检查并接通电路，启动恒温器电动泵，使循环水流动。 调定温度：旋转接触式水银温度计顶部嵌有永久磁铁的胶木帽，到达选定温度后，将胶木帽上的螺钉旋紧。 加热升温：实验时应视工况调节加热器，当恒温器指示灯时明时灭时， 说明温度已达到所需温度。 判断定温：观察与玻璃套管相连的温度显示仪，当它的值与恒温器上的 温度计读数基本相同并且保持不变时，可认为 CO 2 的温度已恒定（注意，此时的 温度与接触式水银温度计的读数略有不同，应以前者为准）。 改变温度：需要改变温度时，重复以上（2）、（3）、（4）各步骤。 3.加压准备 先关闭压力表控制阀及进入本体油路的控制阀，开启压力计油杯的进油阀。 倒退压力计活塞螺杆，至螺杆全部退出，此时为抽油过程。 再关闭油杯进油阀，同时开启压力表和本体油路的两只控制阀。 向前推进活塞螺杆，向本体注油。如此反复，直至压力表上有读数时止， 一般重复上述步骤两三次即可建立油压。（特别注意，如螺杆已推进到极限位置，而压力尚未达到所需值，必须再进行一次抽油加压操作，此时要严格按以下程序操作，先关油路控制阀；再开油杯进油阀，使压力表压力降至 0；关压力表控阀，倒退螺杆抽油至极限位置；然后关闭油杯进油阀， 开压力表控制阀，推进螺杆逐渐加压直到刚才所建立的油压时才能开油路控制阀，在此以前油路控制阀决不能开。） 实验记录 缓慢加压，密切注意 CO 2 在加压过程的状态变化。将实验过程中的原始数 据和物理现象记录在实验报告上。实验数据包括： 设备数据：仪器的名称、型号、规格、精度和量程。 常规数据：室温、大气压及实验环境条件。 技术数据：实验中实测的各种数据，可记录在表 1-1 中。 t=20℃2t=31.1℃t=50℃表压 p t=20℃ 2 t=31.1℃ t=50℃ 表 压 p 高 度 h 现 高 度 h 现 象 表 象 表 压 P 高 度 h 现 象 （MPa） （mm） （MPa） （mm） 压 p （MPa） （mm） （MPa） （mm） 五、注意事项 除 t= 20℃时，须加压到绝对压力 9