实际气体节流过程.pptVIP

实际气体节流过程01物质的状态方程(stateequation)02任何纯物质的状态均可用状态方程来表示，所谓状态方程是联系体系p-V-T三者之间关系的方程式。03最常见的状态方程是理想气体状态方程：04pV=nRT05实际气体因分子之间的作用势能不能忽视，故不遵守理想气体状态方程。对于实际气体人们从大量的实验数据总结出几百种状态方程。第七节 实际气体、节流过程最著名、最常用的非理想气体的状态方程式是范氏方程，即vanderWaalsequation：(p+a/Vm2)(Vm-b)=RT式中的a,b均为取决于物质本身性质的常数.a/Vm2：表示分子间的作用力所产生的压力,称为 内压力;b： 是对体系体积的修正,理论上，统计热力学 可以证明,b的数值等于分子体积的4倍.030205010401常用的状态方程还有:02维里方程:(与热容的维里方程式相似)03pVm=A+B/Vm+C/Vm2+…04贝赛罗方程:05p=RT/(Vm-b)－a/(TVm2)06贝蒂方程:07V=(?+?)(1﹣?)－A/RT08式中:09?=RT/p ?=B0(1﹣b/a)10?=c/aT3 A=A0(1﹣a/?)1843年Joule曾进行过气体自由膨胀的实验,并由此得出理想气体的U与体积V无关的结论.但当时的实验是不精确的.011852年,Joule-Thomson设计了新的装置重新测定气体的体积发生变化时,其温度随之变化的情况.焦耳与汤姆逊设计了一种节流装置.02这个过程可视为绝热过程.可设体系在左边是体积为V1,经节流膨胀后,压力降为p2,体积变为V2.03二.节流过程左边:环境对体系做功 W1=p1V1右边:体系对环境做功 W2=－p2V2因为可视为绝热过程 Q=0由热力学第一定律: ?U=W＝W1+W2=p1V1－p2V2 U2－U1=p1V1－p2V2整理可得： U2＋p2V2＝U1＋p1V1 ∴ H2＝H1上式说明：气体绝热节流过程是等焓过程。gasp1V1T1T2gasp1V1T1T2p2V2gasp1V1T1T2p2V2gasp1V1T1T2p2V2?=0 气体节流后温度不变.?0 dp0 dT0气体节流后温度升高;令： ?=(?T/?p)H大多数气体的?在常温下大于零,故节流后温度降低. ?0 dp0 dT0 气体节流后温度降低;气体经J－T等焓节流后，温度会发生变化：?: J-T系数氢气曾被认为是不可液化的气体,因为在常温下,氢气经节流膨胀后,温度不但不降低,反而升高.这是因为氢气的J-T系数在常温下小于零的缘故.当将氢气温度降至195K以下时,氢气的?才变为正值,在此温度之下,对氢气进行节流膨胀,氢气才会液化.转化温度(inversiontemperature)利用J-T效应,可以使液化.气体的J-T系数是温度的函数.在某一特定温度值下,气体的J-T系数等于零:?=0,此时所对应的温度称为:气体在转化温度下进行节流膨胀,气温不会发生变化.对J-T系数?的分析:J-T节流膨胀是一等焓过程,dH=0,故:dH=(?H/?T)pdT+(?H/?p)Tdp=0(?H/?T)pdT=－(?H/?p)Tdp (dH=0)整理:?=(?T/?p)H=－(?H/?p)T/(?H/?T)p=－1/Cp[(?(U+pV)/?p]T ∵(?H/?T)p=Cp?=－1/Cp[(?U/?p)T+(?(pV)/?p]TA. 理想气体:1(?U/?p)T=0 (?(pV)/?p]T=02?=－1/Cp[(?U/?p)T+(?(pV)/?p]T=03理想气体: ?=0,节流膨胀后温度不变.4B. 实际气体:实际气体分子间存在范德华引力(?U/?p)T0 ∵dp0, dU0?=－1/Cp[(?(U/?p)T]－1/Cp[(?(pV)/?p)T]p降低,V增加,分子间距增大,需吸收能量以克服分子间的引力,体系的势能升高,故有:实际气体?的第一项总是正值.010305020406第二项: 见pV-p关系图:EppVmH2CH4RT273K下的pVm-p关系图蓝线:理想气体,pV值为常数.绿线:CH4,在E点之前斜率为负, [(?(pV)/?p