主頁 > 技能（néng）大賽 > 二氧（yǎng）化碳P-V-T關係儀實驗說明書 2021-09-13

二氧化碳P-V-T關係儀實驗說明書

一、二氧化碳P-V-T關係儀實驗目的
1、了解CO₂臨界狀態的觀測方法，增加對臨（lín）界狀態概念的認識；
2、增加對課堂所講的工（gōng）質熱力狀態、凝結（jié）、汽化、飽和狀態等基本概念的理解；
3、掌握CO₂的p-v-t關係的測定方法，學會（huì）用（yòng）實驗測定實際氣體狀態（tài）變化規律的方法和技巧；
4、學會活塞式（shì）壓（yā）力計、恒溫器等（děng）熱工儀器的正確使用方法。
二、實（shí）驗設備
整個實驗裝置由（yóu）壓力台、恒溫器和實驗台本體及其防護罩等三（sān）大（dà）部分組成

實驗台本體（tǐ）
三、二氧化碳P-V-T關係儀實驗原理
實驗工質二氧化碳的（de）壓力值，由裝在壓力台上（shàng）的壓力表讀出。溫度由實驗（yàn）台（tái）上的溫度顯示表讀出。比（bǐ）容首先由承壓玻璃（lí）管內二氧（yǎng）化碳柱的高度來測量，而後再根據承（chéng）壓玻璃管內徑截麵不變等條件來換算得出。
a）已知CO₂液體在20℃，9.8MPa時的比容

（20℃，9.8Mpa）=0.00117m³·㎏
b）實際測定實驗台（tái）在20℃，9.8Mpa時的CO₂液柱高度Δh₀（m）
c）∵

（20℃，9.8Mpa）=

∴

式中：K——即為玻璃管內CO₂的（de）質麵比常（cháng）數
所以，任意溫度、壓力下CO₂的比容為：

（m³/kg）
  式中（zhōng）：Δh=h-h₀
         h ——任意溫度、壓力（lì）下水銀柱高度
          h₀——承壓玻璃管內徑頂端刻度
四、實驗（yàn）步驟（zhòu）：
1、關（guān）壓力表及其進入本（běn）體油路的兩個閥門，開啟壓力台油杯上的進油閥，搖退壓力台上的活塞螺杆，直至螺杆全部退出。這時，壓力台油（yóu）缸中抽滿了油，先關閉油杯閥門，然後開啟壓力表（biǎo）和進入（rù）本體（tǐ）油路（lù）的兩個閥門。搖進活塞螺杆，使本體充油。如此交複，直至壓力表上有壓力讀數為止。
2、把水注（zhù）入恒溫器內（nèi），至離（lí）蓋30～50mm。檢查並接通電路，啟動水泵，調（diào）節溫度（dù）旋扭設置所（suǒ）要調定（dìng）的溫度。
3、測定低於臨界溫度t=20℃時的等溫線。
（1）將恒溫器調定在t=20℃，並保持恒溫；
（2）壓力從4.41Mpa開始，當（dāng）玻璃管內水銀柱升起來後，應足夠緩慢地搖進活塞螺杆，以（yǐ）保證等溫條件。否則，將來不及平衡，使讀數不（bú）準；
（3）按照適當的壓力（lì）間隔取h值，直至壓力p=9.8MPa；
（4）注（zhù）意加（jiā）壓後CO₂的變化，特別是（shì）注（zhù）意飽和壓力和飽和溫度之間的對應關係以及液化、汽化等現象。將測得的（de）實驗數據及觀察到的現象填入表1。
4、測定臨界參數，並觀（guān）察臨界現象。
（1）按上述方法（fǎ）和步驟測出臨界等溫線，並在該曲線的拐點處找出臨（lín）界壓（yā）力p_c和臨界比容

_c，並將數據（jù）填入表1；
（2）、觀察臨界現象
a）整體相變現象：由於在臨界點時，汽化潛熱等於零，飽和汽線和（hé）飽和液線合於一點，所以這時汽液的相互轉變不是象臨界溫度以下時那樣逐漸積累，需要一定的時間，表現為漸（jiàn）變過（guò）程，而這時當壓力稍有變化時，汽、液是以突變的形式相互轉化（huà）。
b）汽、液兩相模糊不清的現象：處於臨界點的CO₂具有共同參數（p,v,t），因（yīn）而不能（néng）區別此時（shí）CO₂是氣態還（hái）是液態（tài）。如果說它是氣體，那麽，這個氣體（tǐ）是接近液態的氣體；如果說它（tā）是液體，那麽（me），這個液體又是接近氣態（tài）的液體。下麵就來用實驗證明這個結論。因為這時處於臨界溫度，如（rú）果按等溫線過程進行，使CO₂壓縮或膨脹（zhàng），那麽，管（guǎn）內是什麽也（yě）看不到的。現在，我們按絕熱過程來（lái）進行，首先在壓力等於7.64Mpa附近，突（tū）然降壓（yā），CO₂狀態點由等溫（wēn）線沿（yán）絕熱線降到液區，管內CO₂出現明（míng）顯的液麵。這就是說，如果（guǒ）這（zhè）時管內的CO₂是氣體的話，那麽，這種氣體離液區很接近，可以（yǐ）說是接近液態的氣體；當我們在膨脹之後，突（tū）然壓縮CO₂時，這個液麵又立即消失了。這就（jiù）告訴我們，這時CO₂液體離氣區也是（shì）非常接近的，可以說是接近氣態的液體。既然，此時的CO₂既接近氣態，又接近液態，所以能處於臨界點附近（jìn）。可以這樣說：臨（lín）界（jiè）狀態究竟如何，就是飽和汽、液分不清。這就是（shì）臨界點附近，飽和汽、液模糊不清（qīng）的現象。
5、測定高於臨界溫度（dù）t=50℃時的等（děng）溫線。將數據填入原始（shǐ）記錄表1。
五、實驗結果處理和分析
表1

t=20℃

t=31.1℃（臨界）

t=50℃

p
(Mpa)

Δh

v=
Δh/K

現象

p
(Mpa)

Δh

v=Δh/K

現象（xiàng）

p
(Mpa)