二氧化碳臨界狀態(tài)觀測(cè)及P-V-T關(guān)系測(cè)定試驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)！T評(píng)分13系07級(jí)第二大組實(shí)驗(yàn)室力一樓日期2010-03-24姓名鐘偉PB07013076實(shí)驗(yàn)題目：二氧化碳臨界狀態(tài)觀測(cè)及P-V-T關(guān)系測(cè)定實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私釩O2臨界狀態(tài)的觀測(cè)方法，增加對(duì)臨界狀態(tài)概念的感性認(rèn)識(shí)加深對(duì)課堂所講的工質(zhì)熱力狀態(tài)、凝結(jié)、汽化、飽和狀態(tài)等基本概念的理解掌握C02的p-V-t關(guān)系的測(cè)定方法，學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)測(cè)定實(shí)際氣體狀態(tài)變化規(guī)律的方法和技巧學(xué)會(huì)活塞式壓力計(jì)、恒溫器等熱工儀器的正確使用方法。實(shí)驗(yàn)原理和裝置：整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置由壓力臺(tái)、恒溫器和試驗(yàn)臺(tái)本體及其防護(hù)罩等三大部分組成（如圖所示）。試驗(yàn)臺(tái)本體如圖所示。對(duì)簡(jiǎn)單可壓縮熱力系統(tǒng)，當(dāng)工質(zhì)處于平衡狀態(tài)時(shí)，其狀態(tài)參數(shù)P、V、t之

2、間有：Ep,v,t0或tfp，v溫方法來(lái)測(cè)定C°2的p-v之間本試驗(yàn)就是根據(jù)式（1）,采用定的關(guān)系，從而找出C°2的p-v-t關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中，由壓力臺(tái)送來(lái)的壓力油進(jìn)入高壓容器和玻璃杯上半部，迫使水銀進(jìn)入預(yù)先裝了C02氣體的承壓玻璃管，CO2被壓縮，其壓力和容積通過(guò)壓力臺(tái)上的活塞桿的進(jìn)、退來(lái)調(diào)節(jié)。溫度由恒溫器供給的水套里的水溫來(lái)調(diào)節(jié)。圖22-玻璃杯5-密封填料8-承壓玻璃管1-高壓容器4-水銀7恒溫水套10溫度計(jì)。3-壓力油6-填料壓蓋9CO2空間實(shí)驗(yàn)工質(zhì)二氧化碳的壓力，由裝在壓力臺(tái)上的壓力表讀出。溫度由插在恒溫水套中的溫度計(jì)讀出。比容首先由承壓玻璃管內(nèi)二氧化碳柱的高度來(lái)測(cè)量，

3、而后再根據(jù)承壓玻璃管內(nèi)徑均勻、截面不變等條件換算得出。實(shí)驗(yàn)步驟:1 .按圖1裝好試驗(yàn)設(shè)備，并開(kāi)啟試驗(yàn)本體上的日光燈2 .恒溫器準(zhǔn)備及溫度調(diào)定 將蒸鐳水注入恒溫器內(nèi)，注至離蓋3050mm。檢查并接通電路，開(kāi)動(dòng)電動(dòng)泵，使水循環(huán)對(duì)流。 旋轉(zhuǎn)電接點(diǎn)溫度計(jì)頂端的帽形磁鐵，調(diào)動(dòng)凸輪示標(biāo)，使凸輪上端面與所要調(diào)定的溫度一致，再將帽形磁鐵用橫向螺釘鎖緊，以防轉(zhuǎn)動(dòng)。 視水溫情況，開(kāi)、關(guān)加熱器，當(dāng)水溫未達(dá)到要調(diào)定的溫度時(shí)，恒溫器指示燈是亮的，當(dāng)指示燈時(shí)亮?xí)r滅閃動(dòng)時(shí)，說(shuō)明溫度已達(dá)到所需恒溫。 觀察玻璃水套上的溫度計(jì)，若其讀數(shù)與恒溫器上的溫度計(jì)及電接點(diǎn)溫度計(jì)標(biāo)定的溫度一致時(shí)（或基本一致），則可認(rèn)為承壓玻璃管內(nèi)的CO2的

4、溫度處于所標(biāo)定的溫度。3 .加壓前的準(zhǔn)備1）關(guān)壓力表及其進(jìn)入本體油路的兩個(gè)閥門(mén)，開(kāi)啟壓力臺(tái)上油杯的進(jìn)油閥。2）搖退壓力臺(tái)上的活塞螺桿，直至螺桿全部退出。這時(shí)，壓力臺(tái)油缸中抽滿了油。3）先關(guān)閉油杯閥門(mén)，開(kāi)啟壓力表和進(jìn)入本體油路的兩個(gè)閥門(mén)。4）搖進(jìn)活塞螺桿，使本體充油。如此反復(fù)，直至壓力表上有壓力讀數(shù)為止。5）再次檢查油杯閥門(mén)是否關(guān)好，壓力表及本體油路閥門(mén)是否開(kāi)啟。若均已調(diào)定后，即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4 .測(cè)定低于臨界溫度t=20C時(shí)的定溫線a.將恒溫器調(diào)定在t=20C,并保持定溫線；b.壓力從4.41MPa開(kāi)始，當(dāng)玻璃管內(nèi)水銀升起來(lái)后，應(yīng)足夠緩慢地?fù)u進(jìn)活塞螺桿，以保證定溫條件。否則，將來(lái)不及平衡，使讀數(shù)

5、不準(zhǔn)；c.按照適當(dāng)?shù)膲毫﹂g隔取h值，直到壓力p=9.8MPa。測(cè)定t=25C,t=27C時(shí)其飽和溫度和飽和壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系。測(cè)定臨界等溫線和臨界參數(shù)，并觀察臨界現(xiàn)象。按上述方法和步驟測(cè)出臨界等溫線，并在該曲線的拐點(diǎn)處找出臨界壓力艮和臨界比容vc。實(shí)驗(yàn)處理:h0-承壓玻璃管內(nèi)徑頂端刻度h0=3.3mmh05.73.32.4mmh0/0.001172.4103/0.001172.051282051kg/m2T=20Ct=31.1C（臨界）t=35CPMPah/mm1d/m3/kg現(xiàn)象PMPah/mm10/mi/kg現(xiàn)象PMPah/mm1d/m/kg現(xiàn)象4.4120.910.18875沒(méi)有看到分離的界

6、面4.4122.811.11652沒(méi)有看到分離明顯的界面；臨界狀態(tài)飽和汽液模糊不清4.4123.311.35875沒(méi)有看到分離明顯的界面；臨界狀態(tài)飽和汽液模糊不清517.18.3362505199.263773519.69.5550005.614.16.8737505.615.97.7523155.616.58.0437506.211.25.4600006.213.46.5333986.2146.8250006.86.23.022500出現(xiàn)明顯的分離界面，且壓力越大，CO2柱越高6.811.25.4607506.811.85.7525007.43.91.9012507.49.14.436860

7、7.49.954.85062583.11.511250873.412969883.9000008.62.71.3162508.64.752.3159438.66.33.0712509.22.61.2675009.23.41.6577279.24.62.2425009.82.41.1700009.82.91.4139449.83.51.706250根據(jù)以上數(shù)據(jù)畫(huà)出等溫線如下:2.將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的等溫線與圖4所示的標(biāo)準(zhǔn)等溫線比較,并分析它們之間的差異及其原因。分析：與標(biāo)準(zhǔn)曲線相比，可以看出，實(shí)驗(yàn)所得圖形是有誤差的，免得。但是就總體趨勢(shì)上來(lái)看，還是比較符合得。200C時(shí),有那么平坦的直線的，這與實(shí)驗(yàn)所測(cè)

8、得的點(diǎn)數(shù)是不無(wú)關(guān)系的，當(dāng)然這是不可避實(shí)驗(yàn)所得曲線是沒(méi)從總體上，可以斷言，如果測(cè)得數(shù)據(jù)較密集的話，應(yīng)該能夠到比較理想的曲線。31.10C時(shí),同樣,在拐點(diǎn)處的曲線沒(méi)有測(cè)量到位。350C時(shí)，實(shí)驗(yàn)遇到同樣的問(wèn)題?？傮w上，基于實(shí)驗(yàn)的誤差，實(shí)驗(yàn)得到的曲線一定程度上可以反映CO2臨界狀態(tài)的現(xiàn)象和相關(guān)過(guò)程。3.CO2飽和溫度和壓力關(guān)系曲線標(biāo)準(zhǔn)曲線思考問(wèn)題：1 .實(shí)驗(yàn)中為什么要保持加壓或降壓過(guò)程的緩慢進(jìn)行？答：加壓或降壓過(guò)程的緩慢進(jìn)行，以保證定溫條件。否則，將來(lái)不及平衡，使讀數(shù)不準(zhǔn)。2 .分析實(shí)驗(yàn)中有哪些因素會(huì)帶來(lái)誤差？答：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要求保持定溫條件，但明顯該條件很難滿足；儀器的讀數(shù)是在內(nèi)管中，給讀數(shù)造成極大

9、地不便，當(dāng)然也給實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成一定程度的影響；實(shí)驗(yàn)要求穩(wěn)定后再讀數(shù)，實(shí)驗(yàn)中有時(shí)沒(méi)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，讀數(shù)會(huì)有誤差。將實(shí)驗(yàn)測(cè)定的臨界比容vc與理論計(jì)算值一并填入表2,并分析它們之間的差異及其原因。表2臨界比容vcm3/KgVc38RTc/p標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)驗(yàn)值VcR%/Pc0.002160.002470.007010.00263由計(jì)算結(jié)果可知：理想氣體狀態(tài)方程和范德瓦爾方程的理論值相比較首先實(shí)驗(yàn)值最接近標(biāo)準(zhǔn)值，相對(duì)誤差僅為14.35%其次為根據(jù)范德瓦爾方程計(jì)算的理論值，相對(duì)誤差為21.76%最后根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得到的理論值偏差最大，約為224.54%原因如下：1 .按照理想氣體狀態(tài)方程式，定質(zhì)量氣體等溫變化時(shí)pV=常數(shù)（或=常數(shù)），但實(shí)際氣體僅在壓力較低、溫度較高的情況下近似滿足此關(guān)系，而且氣體的壓力愈高、溫度愈低，這一