35臨界點和氣液兩相的轉(zhuǎn)變熱力學(xué)統(tǒng)計物理汪志誠ppt課件

1、 一、實際氣體的等溫線一、實際氣體的等溫線 二、范氏氣體的等溫線二、范氏氣體的等溫線 三、理論等溫線和實際等溫線的過渡三、理論等溫線和實際等溫線的過渡 四、臨界點四、臨界點 五、氣液兩相的轉(zhuǎn)變五、氣液兩相的轉(zhuǎn)變3.5 臨界點和氣液兩相的轉(zhuǎn)變臨界點和氣液兩相的轉(zhuǎn)變高溫下高溫下CO2 等溫線之特點：等溫線之特點：（1臨界溫度臨界溫度31.1以上為氣以上為氣相等溫線；相等溫線；（2臨界溫度以下的等溫線可臨界溫度以下的等溫線可分為分為3段：段：P/Pn圖圖3.7 高溫下高溫下CO2 的等溫的等溫線安住斯線安住斯1869年得出的）年得出的）n/cm3i左邊段幾乎與左邊段幾乎與p軸平行的為液相；軸平行的為

2、液相；ii)右邊段為氣相；右邊段為氣相；iii)中間段與中間段與v軸平行的直線為氣液共軸平行的直線為氣液共存狀態(tài)存狀態(tài),此段隨溫度的升高而縮短。此段隨溫度的升高而縮短。一、實際氣體的等溫線一、實際氣體的等溫線定義：液相的比體積為定義：液相的比體積為 氣相的比體積為氣相的比體積為所以，液氣兩相共存時的單位質(zhì)量體積為：所以，液氣兩相共存時的單位質(zhì)量體積為：(1)mmlmgVxVx V其中其中x是液相比例，是液相比例，1-x是氣相比例是氣相比例臨界溫度臨界溫度 ：此時的水平段正好消失，即：此時的水平段正好消失，即物質(zhì)處于液氣不分狀態(tài)。物質(zhì)處于液氣不分狀態(tài)。mlmgVVmlVmgV大于大于 ：液態(tài)不可

3、能存在，物質(zhì)都處于氣態(tài)。：液態(tài)不可能存在，物質(zhì)都處于氣態(tài)。cTcTcTppTmVmcVcpmlVmgVTcpTmgVmlVmmlmg(1)VxVx VcTmlmgVV0TpVpmVcpmcVcTTcTTcTTm2mapVbRTVm0TpVpV 令令T取不同的值，則可取不同的值，則可得到一系列得到一系列p V曲線曲線(如圖如圖3.8)。由圖可見。由圖可見，它們有如下特點：，它們有如下特點：RTbVVaPmm21. 當(dāng)當(dāng)T Tc時，曲線類似于理想氣體等溫線時，曲線類似于理想氣體等溫線(雙曲線雙曲線)。CpVmO圖3.8 范氏方程的等溫線JND2當(dāng)當(dāng)T = Tc時，曲線在時，曲線在C點處有一拐點。點

4、處有一拐點。3. 當(dāng)當(dāng)T Tc時，曲線的中段有一極小值點時，曲線的中段有一極小值點J和一極大值和一極大值點點N。曲線。曲線JDN的斜率大于零。的斜率大于零。0pTNJNJVpVVVVppp而且值對應(yīng)三個一個不滿足平衡穩(wěn)定性條件，故不能實現(xiàn)。不滿足平衡穩(wěn)定性條件，故不能實現(xiàn)。將有相變。將有相變。曲線曲線AMR段幾乎與段幾乎與p軸平行，軸平行，也即也即 很小，液相。很小，液相。曲線曲線OKB段接近理想氣體的等段接近理想氣體的等溫線，而且，溫線，而且， 很大，氣很大，氣相。相。 PP2P1PARMNABDJKOVmVm1Vm2圖3.9 范氏等溫線示意圖TmPVTmPVPP2P1PARMNABDJKO

5、VmVm1Vm2圖3.9 范氏等溫線示意圖對等溫線上兩個狀態(tài)而對等溫線上兩個狀態(tài)而言言 三、理論等溫線和實際等溫線的過渡三、理論等溫線和實際等溫線的過渡dPVdTSdmmm00PmPV dPmmmA，B兩點為兩點為pT圖上同圖上同一點，根據(jù)一點，根據(jù)),(pTmmBAmm也可由積分等于等溫線與也可由積分等于等溫線與p軸之間由軸之間由p0到到p之間的面之間的面積積BAmm注意平衡相變注意平衡相變p、T只有一個獨立變量，只有一個獨立變量，T定則定則p定。僅定。僅ADB線代表平衡相變，其它平行于線代表平衡相變，其它平行于ADB的線不可以。的線不可以。 考慮在考慮在p1p2范圍內(nèi)，給定范圍內(nèi)，給定p、T，什么狀態(tài)是，什么狀態(tài)是穩(wěn)定的平衡態(tài)穩(wěn)定的平衡態(tài)pV圖圖P圖圖ppmVmBNDDJAAAmmdddSTVpm d0T OOmdppVpmmABmmmBNDJAd0Vp BA,T pT pmmmGmGPP2P1PARMNABDJKOVmVm1Vm2圖圖3.9 范氏范氏等溫線示意圖等溫線示意圖理論等溫線和實際等溫線的過渡：理論等溫線和實際等溫線的過渡：22mm00TTppVV22mm00TTppVV22mm00TTppVVm2mapVbRTVccmc283