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1、实验一二氧化碳临界现象观测及二氧化碳临界现象观测及p-tp-t关系实验关系实验 一实验目的一实验目的1了解CO2临界状态的观测方法，增加对临界状态概念的感性认识。2加深对课堂所讲的工质的热力状态、凝结、汽化、饱和状态等基本概念的理解。3掌握CO2的p-v-t关系的测定方法学会用实际气体状态变化规律方法和技巧。4学会活塞式压力计、恒温器等部分热工仪器的正确方法。1二实验原理二实验原理纯物质的临界点表示汽液二相平衡共存的最高温度（TC）和最高压力点（PC）。纯物所处的温度高于TC，则不存在液相；压力高于PC，则不存在汽相；同时高于TC 和PC，则为超临界区。本实验测量TTC 三种温度条件下等温线。
2、其中TTC 等温线，为一光滑曲线；T = TC 等温线，在临界压力附近有一水平拐点，并出现汽液不分现象；TTC等温线，分为三段，中间一水平段为汽液共存区。对纯流体处于平衡态时，其状态参数P、V 和T 存在以下关系：F(P,V,T)= 0 或 V =f(P,T)2由相律，纯流体，在单相区，自由度为2，当温度一定时，体积随压力而变化；在二相区，自由度为1，温度一定时，压力一定，仅体积发生变化。本实验就是利用定温的方法测定CO2的P和V之间的关系，获得CO2的P-V-T 数据3三实验装置三实验装置整个实验装备由压力台，恒温器和试验本体及其防护罩三大部分组。 41按图装好试验设备。2接通恒温浴电源，调
3、节恒温水到所要求的实验温度（以恒温水套内精密温度计为准）。3加压前的准备抽油充油操作（1）关闭压力表下部阀门和进入本体油路的阀门，开启压力台上油杯的进油阀。（2）摇退压力台上的活塞螺杆，直至螺杆全部退出。此时压力台上油筒中抽满了油。（3）先关闭油杯的进油阀，然后开启压力表下部阀门和进入本体油路的阀门。（ 4）摇进活塞杆，使本体充油。直至压力表上有压力读数显示，毛细管下部出现水银为止。三实验步骤三实验步骤5（5）如活塞杆已摇进到头，压力表上还无压力读数显示，毛细管下部未出现水银，则重复（1）-（4）步骤。（6）再次检查油杯的进油阀是否关闭，压力表及其进入本体油路的二个阀门是否开启。温度是否达到所
4、要求的实验温度。如条件均已调定，则可进行实验测定。4测定承压玻璃管(毛细管)内CO2 的质面比常数K值由于承压玻璃管(毛细管)内的CO2质量不便测量，承压玻璃管(毛细管)内径（截面积）不易测准。本实验用间接方法确定CO2 的比容。假定承压玻璃管(毛细管)内径均匀一致，CO2比容和高度成正比。具体方法如下：（1）由文献，纯CO2 液体在25，7.8MPa 时，比容V = 0.00124 m3/kg；6（2）实验测定本装置在25，7.8MPa（注意：绝对压力=表压+大气压，表压大约为7.7 MPa）时，CO2柱高度为h = hh0 。式中，ho承压玻璃管(毛细管)内径顶端的刻度（酌情扣除尖部长度）
5、，h25，7.8MPa下水银柱上端液面刻度。（注意玻璃水套上刻度的标记方法）（3）由25，7.8MPa下CO2比容：又如h 为测量温度压力下CO2 柱高度，则此温度压力下CO2 比容，75测定低于临界温度下的等温线（T= 25）（1）将恒温水套温度调至T= 25，并保持恒定。（2）逐渐增加压力，压力为4.0MPa 左右（毛细管下部出现水银面）开始读取相应水银柱上端液面刻度，记录第一个数据点。读取数据前，一定要有足够的平衡时间，保证温度、压力和水银柱高度恒定。（3）提高压力约0.3MPa，达到平衡时，读取相应水银柱上端液面刻度，记录第二个数据点。注意加压时，应足够缓慢的摇进活塞杆，以保证定温条件
6、，水银柱高度应稳定在一定数值，不发生波动时，再读数。（4）按压力间隔0.3MPa 左右，逐次提高压力，测量第三、第四数据点，当出现第一小滴CO2 液体时，则适当降低压力，平衡一段时间，使CO2 温度和压力恒定，以准确读出恰出现第一小液滴CO2 时的压力。8（5）注意此阶段，压力改变后CO2 状态的变化，特别是测准出现第一小滴CO2 液体时的压力和相应水银柱高度及最后一个CO2 小汽泡刚消失时的压力和相应水银柱高度。此二点压力改变应很小，要交替进行升压和降压操作，压力应按出现第一小滴CO2 液体和最后一个CO2 小汽泡刚消失的具体条件进行调整。（6）当CO2 全部液化后，继续按压力间隔0.3MP
7、a 左右升压，直到压力达到8.0MPa 为止（承压玻璃管最大压力应小于8.0MPa）。96测定临界等温线和临界参数，观察临界现象（1）将恒温水套温度调至T= 31.1，按上述5 的方法和步骤测出临界等温线，注意在曲线的拐点（P=7.376MPa）附近，应缓慢调整压力（调压间隔可为0.05MPa），以较准确的确定临界压力和临界比容，较准确的描绘出临界等温线上的拐点。（2）观察临界现象a. 临界乳光现象保持临界温度不变,摇进活塞杆使压力升至Pc 附近处,然后突然摇退活塞杆(注意勿使试验台本体晃动)降压,在此瞬间玻璃管内将出现圆锥型的乳白色的闪光现象,这就是临界乳光现象。这是由于CO2 分子受重力场
8、作用沿高度分布不均和光的散射所造成的。可以反复几次观察这个现象。10b. 整体相变现象临界点附近时，汽化热接近于零，饱和蒸汽线与饱和液体线接近合于一点。此时汽液的相互转变不象临界温度以下时那样逐渐积累，需要一定的时间，表现为一个渐变过程；而是当压力稍有变化时，汽液是以突变的形式相互转化。c. 汽液二相模糊不清现象处于临界点附近的CO2 具有共同的参数（P，V，T），不能区别此时CO2 是汽态还是液态。先调节压力处于7.4MPa临界压力）附近，突然降压（由于压力很快下降，毛细管内的CO2 未能与外界进行充分的热交换，其温度下降），CO2 状态点不是沿等温线，而是沿绝热线降到二相区，管内CO2 出
9、现了明显的液面。这就是说，如果这时管内CO2 是气体的话，那么，这种气体离液相区很近，是接近液态的气体；当膨胀之后，突然压缩CO2 时，这液面又立即消失了。11这就告诉我们，这时CO2 液体离汽相区也很近，是接近气态的液体。这时CO2 既接近气态，又接近液态，所以只能是处于临界点附近。临界状态流体是一种汽液不分的流体。这就是临界点附近汽液二相模糊不清现象。7 测定高于临界温度的等温线（T = 35）将恒温水套温度调至T=35，按上述5相同的方法和步骤进行。12实验一实验一 气体定压比热容测定实验气体定压比热容测定实验一实验目的一实验目的1.了解气体比热测定装置的基本原理和构思。2.熟悉本实验中
10、测温、测压、测热、测流量的方法。3.掌握由基本数据计算出比热值和比热公式的方法。4.分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。13二实验原理二实验原理在0-300之间，空气真实定压比热与温度之间进似地有线性关系： 则温度由t1至t2的过程中所需要的热量可表示为：平均定压比热容则可表示为：若以（t1+t2）/2为横坐标， 为纵坐标,则可根据不同温度范围的平均比热确定截距a和斜率b,从而得出比热随温度变化的计算式。 14 大气是含有水蒸气的湿空气。当湿空气气流由温度t1加热到t2时，其中水蒸气的吸热量可用式下式计算：则干空气的平均定压比热容由下式确定： 15三三. .实验设备实验设备 1整个实
11、验装置由风机，流量计，比热仪本体，电功率调节及测量系统共四部分组成，如图一所示。 2比热仪本体如图二所示。由内壁镀银的多层杜瓦瓶2、进口温度计1和出口温度计8（铂电阻温度计或精度较高的水银温度计）电加热器3和均流网4，绝缘垫5，旋流片6和混流网7组成。气体自进口管引入，进口温度计1测量其初始温度，离开电加热器的气体经均流网4均流均温，出口温度计8测量加热终了温度，后被引出。该比热仪可测300以下气体的定压比热。图图 二二16四实验方法及数据处理四实验方法及数据处理1接通电源及测量仪表，选择所需的出口温度计插入混流网的凹槽中。2摘下流量计上的温度计，开动风机，调节节流阀，使流量保持在额定值附近。
12、3将温度计插回流量计，调节流量，使它保持在额定值附近。逐渐提高电压，使出口温度升高至预计温度可以根据下式预先估计所需电功率：W12t/。式中W为电功率（瓦）；t为进出口温度差（）；为每流过10升空气所需时间（秒）。 174待出口温度稳定后（出口温度在10分钟之内无变化或有微小起伏，即可视为稳定），读出下列数据：每10升气体通过流量计所需时间（，秒）；比热仪进口温度（t1, ）和出口温度（t2, ）；当时大气压力（B，毫米汞柱）和流量计出口处的表压（h，毫米水柱）；电热器的电压（V，伏）和电流（I，毫安）。5据流量计出口空气的干球温度和湿球温度，从湿空气的焓湿图查出含湿量（d，克/公斤 干空气）
13、,并计算出水蒸汽的容积成分。6电热器消耗的功率可由电压和电流的乘积计算，但要考虑电表的内耗。如果伏特表和毫安表采用图一所示的接法，则应扣除毫安表的内耗。设毫安表的内阻为RmA欧，则可得电热器单位时间放出的热量为Qp 。7水蒸气和干空气质量流量的计算，可按理想气体处理。18五注意事项五注意事项1切勿在无空气流通过的情况下使用电加热器工作，以免引起局部过热而损坏比热仪。2电加热器输入电压不得超过220V，气体出口温度不得超过300。3加热和冷却缓慢进行，以防止温度计和比热仪本体因温度骤升骤降而破损；加热时要先启动风机，再缓慢提高加热器功率，停止试验时应先切断电加热器电源，让风机继续运行10至20分钟。4实验测定时，必须确信气流和测定仪的温度状况稳定后才能读数。19
