二氧化碳臨界狀態(tài)觀測(cè)及關(guān)系測(cè)定實(shí)驗(yàn)

關(guān)于二氧化碳臨界狀態(tài)觀測(cè)及關(guān)系測(cè)定實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理

一、基本概念純物質(zhì)的臨界點(diǎn)表示汽液兩相平衡共存的最高溫度（Tc）和最高壓力（Pc）點(diǎn)。純物質(zhì)所處的溫度高于Tc，無論壓力大小，都不存在液相；壓力高于Pc，無論溫度高低，都不存在汽相；同時(shí)高于Tc和Pc，則為臨界區(qū)。

第2頁,共13頁，2024年2月25日，星期天實(shí)驗(yàn)原理

二、理論依據(jù)對(duì)純流體處于平衡狀態(tài)時(shí)，其狀態(tài)參數(shù)P、V、T存在一下關(guān)系：

F（P,V,T）=0或V=f（P,T）由相律，純物質(zhì)在單相區(qū)內(nèi)的自由度為2，當(dāng)溫度一定是，體積隨壓力而變；在兩相區(qū)，自由度為1，溫度一定，壓力一定，飽和液體和飽和蒸汽體積一定。本實(shí)驗(yàn)就是利用定溫的方法測(cè)定CO2的P和V之間的關(guān)系，獲得CO2的P-V-T數(shù)據(jù)。第3頁,共13頁，2024年2月25日，星期天實(shí)驗(yàn)裝置

整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置由壓力臺(tái)、恒溫器和實(shí)驗(yàn)臺(tái)本體及其防護(hù)罩等三大部分組成（如圖1所示）。

第4頁,共13頁，2024年2月25日，星期天圖1.試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)圖

第5頁,共13頁，2024年2月25日，星期天圖2.試驗(yàn)臺(tái)本體

實(shí)驗(yàn)中，由壓力臺(tái)油缸送來的壓力油進(jìn)入高壓容器和玻璃杯上半部，迫使水銀進(jìn)入預(yù)先裝由高純度的CO2氣體的承壓玻璃管（毛細(xì)管），CO2被壓縮，其壓力和容積通過壓力臺(tái)上的活塞桿的進(jìn)、退來調(diào)節(jié)。溫度由恒溫器供給的水套里的水溫調(diào)節(jié)，水套的恒溫水由恒溫浴供給。CO2的壓力由裝在壓力臺(tái)上的精密壓力表讀出（注意：絕壓=表壓+大氣壓），溫度由插在恒溫水套中的溫度計(jì)讀出，比容由CO2柱的高度除以質(zhì)面比常數(shù)計(jì)算得到。第6頁,共13頁，2024年2月25日，星期天實(shí)驗(yàn)步驟

一、按圖1裝好實(shí)驗(yàn)設(shè)備。二、恒溫器準(zhǔn)備及溫度調(diào)節(jié)：溫度計(jì)讀數(shù)的溫度點(diǎn)溫度設(shè)定的溫度一致時(shí)（或基本一致），則可（近似）認(rèn)為承壓玻璃管內(nèi)的CO2的溫度處于設(shè)定的溫度。三、加壓前的準(zhǔn)備：壓力臺(tái)抽油、使本體充油。

第7頁,共13頁，2024年2月25日，星期天實(shí)驗(yàn)步驟

四、測(cè)定承壓玻璃管（毛細(xì)管）內(nèi)CO2的質(zhì)面比常數(shù)K值：間接辦法來確定CO2的比容。假定承壓玻璃管（毛細(xì)管）內(nèi)徑均勻一致，CO2的比容與其高度成正比。（單位質(zhì)量的物質(zhì)所占有的容積稱為比容，用符號(hào)“V”表示。其數(shù)值是密度的倒數(shù)）

質(zhì)面比常數(shù)Δh0=h0-h

h0—承壓玻璃管（毛細(xì)管）內(nèi)徑頂端的刻度，h—任意溫度、壓力下水銀柱的高度。

第8頁,共13頁，2024年2月25日，星期天實(shí)驗(yàn)步驟

五、測(cè)定低于臨界溫度t=25℃時(shí)的等溫線：

t=25℃，并保持恒溫。壓力在4.40Mpa左右（毛細(xì)管下部出現(xiàn)水銀液面）開始讀取相應(yīng)水銀柱上液面刻度，間隔0.3MPa

。第一滴CO2液體出現(xiàn)時(shí)，間隔減小為0.05MPa

。完全液化后，恢復(fù)0.3MPa的間隔。直到壓力達(dá)到8.0MPa為止。

第9頁,共13頁，2024年2月25日，星期天實(shí)驗(yàn)步驟

六、測(cè)定臨界等溫線和臨界參數(shù)，并觀察臨界現(xiàn)象：

（1）將恒溫水浴調(diào)至31.1℃，按上述方法和步驟測(cè)出臨界等溫線

（2）觀察臨界現(xiàn)象：a.臨界乳光現(xiàn)象

——Pc附近，圓錐形的乳白色的閃光現(xiàn)象。

b.整體相變現(xiàn)象

——在臨界點(diǎn)，汽液是以突變的形式相互轉(zhuǎn)化。

c.汽液兩相模糊不清的現(xiàn)象——臨界狀態(tài)的流體是一種汽液分不清的流體。

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七、測(cè)定高于臨界溫度（t=40℃）時(shí)的定溫線：將恒溫水浴調(diào)至40℃，按上述方法和步驟測(cè)出臨界等溫線第11頁,共13頁，2024年2月25日，