1、二氧化碳臨界狀態觀測及二氧化碳臨界狀態觀測及PVT關系測定實驗關系測定實驗制作人：檸檬茶學號：專業：實驗原理實驗原理 一、基本概念一、基本概念純物質的臨界點純物質的臨界點表示汽液兩相平衡共存的最高溫表示汽液兩相平衡共存的最高溫度（度（Tc）和最高壓力（）和最高壓力（Pc）點。）點。純物質所處的溫度高于純物質所處的溫度高于Tc，無論壓力大小，都不，無論壓力大小，都不存在液相；壓力高于存在液相；壓力高于Pc，無論溫度高低，都不存，無論溫度高低，都不存在汽相；同時高于在汽相；同時高于Tc和和Pc，則為，則為臨界區臨界區。 實驗原理實驗原理 二、理論依據二、理論依據 對純流體處于平衡狀態時，其狀態參數

2、對純流體處于平衡狀態時，其狀態參數P、V、T存在一下關系：存在一下關系： F（P,V,T）=0或或 V=f（P,T） 由相律，純物質在單相區內的自由度為由相律，純物質在單相區內的自由度為2，當溫度一定是，體積隨壓，當溫度一定是，體積隨壓力而變；在兩相區，自由度為力而變；在兩相區，自由度為1，溫度一定，壓力一定，飽和液體和，溫度一定，壓力一定，飽和液體和飽和蒸汽體積一定。飽和蒸汽體積一定。本實驗就是利用定溫的方法測定本實驗就是利用定溫的方法測定CO2的的P和和V之之間的關系，獲得間的關系，獲得CO2的的P-V-T數據。數據。實驗裝置實驗裝置 整個實驗裝置由整個實驗裝置由壓力臺、恒溫器壓力臺、恒溫

3、器和和實驗實驗臺本體及其防護罩臺本體及其防護罩等三大部分組成（如圖等三大部分組成（如圖1所示）。所示）。 圖圖1. 試驗臺系統圖試驗臺系統圖 圖圖2. 試驗臺本體試驗臺本體 實驗中，由壓力臺油缸送來實驗中，由壓力臺油缸送來的壓力油進入高壓容器和玻的壓力油進入高壓容器和玻璃杯上半部，迫使水銀進入璃杯上半部，迫使水銀進入預先裝由高純度的預先裝由高純度的CO2氣體氣體的承壓玻璃管（毛細管），的承壓玻璃管（毛細管），CO2被壓縮，其壓力和容積被壓縮，其壓力和容積通過壓力臺上的活塞桿的進、通過壓力臺上的活塞桿的進、退來調節。溫度由恒溫器供退來調節。溫度由恒溫器供給的水套里的水溫調節，水給的水套里的水溫調

4、節，水套的恒溫水由恒溫浴供給。套的恒溫水由恒溫浴供給。CO2的壓力由裝在壓力臺上的壓力由裝在壓力臺上的精密壓力表讀出（注意：的精密壓力表讀出（注意：絕壓絕壓=表壓表壓+大氣壓），溫大氣壓），溫度由插在恒溫水套中的溫度度由插在恒溫水套中的溫度計讀出，比容由計讀出，比容由CO2柱的高柱的高度除以質面比常數計算得到。度除以質面比常數計算得到。實驗步驟實驗步驟 一、按圖一、按圖1裝好實驗設備。裝好實驗設備。二、恒溫器準備及溫度調節：二、恒溫器準備及溫度調節：溫度計讀數的溫度計讀數的 溫度點溫度設定的溫度一致時（或基本一溫度點溫度設定的溫度一致時（或基本一致），則可（近似）認為承壓玻璃管內的致），則可（

5、近似）認為承壓玻璃管內的CO2的溫度處于設定的溫度。的溫度處于設定的溫度。三、加壓前的準備：加壓前的準備：壓力臺抽油、使本體充壓力臺抽油、使本體充油油 。 實驗步驟實驗步驟 四、測定承壓玻璃管（毛細管）內四、測定承壓玻璃管（毛細管）內CO2的質面的質面比常數比常數K值：值：間接辦法來確定間接辦法來確定CO2的比容。假定的比容。假定承壓玻璃管（毛細管）內徑均勻一致，承壓玻璃管（毛細管）內徑均勻一致，CO2的比容的比容 與其高度成正比。（單位質量的物質所占有的容積與其高度成正比。（單位質量的物質所占有的容積稱為比容，用符號稱為比容，用符號“V”表示。其數值是密度的倒數）表示。其數值是密度的倒數）

6、00.00124hmKA質面比常數質面比常數h0= h0-h h0承壓玻璃管（毛細管）內徑頂端的刻度，承壓玻璃管（毛細管）內徑頂端的刻度，h 任任意溫度、壓力下水銀柱的高度。意溫度、壓力下水銀柱的高度。 KhAmh/實驗步驟實驗步驟 五、測定低于臨界溫度五、測定低于臨界溫度t=25時的等溫線：時的等溫線： t=25t=25，并保持恒溫。壓力在，并保持恒溫。壓力在4.40Mpa4.40Mpa左右（毛細管左右（毛細管下部出現水銀液面）開始讀取相應水銀柱上液面刻度，下部出現水銀液面）開始讀取相應水銀柱上液面刻度， 間隔間隔0.3MPa0.3MPa 。第一滴。第一滴CO2液體出現時，間隔減小為液體出現

7、時，間隔減小為0.05MPa 。完全液化后，恢復。完全液化后，恢復0.3MPa0.3MPa的間隔。的間隔。直到壓力直到壓力達到達到8.0MPa為止。為止。 實驗步驟實驗步驟 六、測定臨界等溫線和臨界參數，并觀察臨六、測定臨界等溫線和臨界參數，并觀察臨界現象：界現象： （1）將恒溫水浴調至）將恒溫水浴調至31.1，按上述方法和步驟測出，按上述方法和步驟測出臨界等溫線臨界等溫線 （2）觀察臨界現象：）觀察臨界現象：a.臨界乳光現象臨界乳光現象 Pc附近，附近，圓錐形的乳白色的閃光現象圓錐形的乳白色的閃光現象 。 b.整體相變現象整體相變現象 在臨界點在臨界點 ，汽液是以突變的形式相互轉化。汽液是以突變的形式相互轉化。 c. 汽液兩相模糊不清的現象汽液兩相模糊不清的現象臨界狀態的流體是一種汽液分不清的流體。臨界狀態的流體是一種汽液分不清的流體。 實驗步驟實