实验指导书(二氧化碳PTV关系测定)
二氧化碳pvt关系-实验指导书
二氧化碳P-V-T关系测试实验装置实验指导书姓名：班级：学号：教师：时间：郑州航空工业管理学院航空工程学院二零一六年目录第一章实验装置说明 (1)第一节系统概述1一、概述 (1)二、装置特点 (1)第二节实验装置介绍1一、对象组成 (1)二、控制系统 (1)第二章实验内容 (2)第一节二氧化碳P-V-T关系测试实验装置2一、实验目的 (2)二、实验原理 (2)三、实验内容 (2)四、实验设备简介 (2)五、实验步骤 (4)六、注意事项 (6)七、实验结果处理和分析 (7)附图 (8)附图一：8附图二：9附表 (10)附表一：10附表二：10第一章实验装置说明第一节系统概述一、概述本装置主要用于测定二氧化碳的P-V-T关系。
观察临界现象，测定其临界参数P、V、T；测定二氧化碳在不同压力下饱和蒸汽和饱和液体的比容；测定二氧化碳饱和温度和饱和压力的对应关系。
可使学生增加对临界状态概念的感性认识，加深对课堂所讲的工质热力状态、凝结、汽化、饱和状态等基本概念的理解，掌握二氧化碳的P-V-T关系的测定方法和实验测定实际气体状态变化规律的方法、技巧。
二、装置特点1.实验装置配置电镀本体、玻璃阻容器管和有机玻璃水套、可制冷又能加热的恒温水箱、500mm长节能灯和有机玻璃保护罩、专用工作台（配有万向轮，移动方便）等；设计思路新颖，结构安全可靠。
2.测量系统配置有高精度压力校验仪、智能温度控制仪表（PID调节控温，精度±0.5℃）、高精度PID调压模块电路，实验结果准确。
3.设有电流型漏电保护、过载保护、接地保护，可对人身及设备进行有效保护。
第二节实验装置介绍一、对象组成由实验台本体、有机玻璃保护罩、恒温水箱、压力校验仪、风冷冷凝器、水泵、加热棒、热电偶、管道及阀门等组成。
1.实验台本体：实验台本体由高压容器、玻璃杯、压力油、水银、密封填料、填料压盖、恒温水套、承压玻璃管、二氧化碳和热电偶等组成。
2. 有机玻璃保护罩：采用透明有机玻璃材料制成，不仅可以观测实验的整个流程，而且美观大方。
实验一、二氧化碳的PTV关系测定
实验一二氧化碳的PTV关系测定一、实验目的1、加深对二氧化碳的各种热力学状态：凝结、汽化、饱和状态、临界状态等概念的感性认识。
2、掌握测定实际气体状态变化规律的方法和技巧。
3、掌握活塞式压力计、恒温水浴的正确使用方法。
二、实验内容1、正确使用活塞式压力计和恒温水浴。
2、测定t=20℃及t=50℃时CO2的等温线。
三、实验仪器设备和材料清单实验装置由压力台，恒温水浴和实验台本体三部分组成。
本体结构见图1。
图1实验台本体结构示意图1、高压容器；2、玻璃杯；3、压力油；4、水银；5、密封填料；6、填料压盖；7、恒温水套；8、汞压玻璃管；9、CO2空间；10、温度计四、实验要求1、要求学生能独立操作每一个实验步骤，了解和掌握其相关的原理，培养学生熟练的实验操作。
2、要求学生能适当了解一些科研过程，培养其发现问题、分析问题、解决问题的能力； 五、实验部分 1、实验原理(1)、当体系温度低于临界温度Tc 时，随着体系压力的升高，体系的相变过程为：过热气体→饱和蒸汽→汽液共存→饱和液体→过冷液体。
在汽液共存时可以观察到相界面，且CO 2的性质如比容ｖ有跃升型变化，ｖ液与ｖ汽有明显的差值。
当体系温度逐渐升高，向Ｔc 靠近时，这种跃升时性质变化的差值减小。
当体系温度等于Ｔc 时，此差值变为零。
此状态点称为临界状态。
在临界点观察不到汽液共存现象，也分不清此时体系是气体还是液体。
在PV 图上，它是饱和液体线和饱和蒸汽线的交汇点。
临界点可由临界乳光现象观察。
保持临界温度31℃不变，压力在78 atm 附近时突然降压，玻璃管内瞬间出现圆锥状的乳白色闪光，这就是乳光现象。
这是由于CO 2分子受重力场作用沿高度分布不均和光散射所造成的。
(2)、比容ｖ通常可通过测量灌入玻璃管内CO 2的质量数m ，管内截面积A 和CO 2柱高△h （△h = h - h 0，h 为水银高，h 0为承压玻璃管内空间顶端刻度）按下式求出： ()kg mmA h V 3⋅∆=但由于A 和m 不在易测准，本实验采用间接办法来确定比容。
实验一 二氧化碳P-V-T关系测定及临界状态观测实验
实验一二氧化碳P-V-T关系测定及临界状态观测实验ExperimentofCO2一、实验目的1、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、加深对课堂所讲的有关工质的热力状态、凝结、汽化、饱和状态等基本概念的理解；3、掌握CO2的p-v-T关系测定方法，学会用实验测定实际气体状态变化规律方法及技巧；4、学会活塞式压力计、恒温器等部分热工仪器的正确使用方法。
二、实验内容本实验内容包括以下三个部分：1、测定CO2的p-v-T关系，在p-v图上画出低于临界温度（t二20C）、临界温度（t二311C）及咼于临界温度（t-50°C）的三条等温线，并与标准实验曲线及理论计算值相比较，分析产生差异的原因；2、测定CO2在低于临界温度时（t=20°C、25C及27°C）饱和温度与饱和压力的关系；3、观测临界现象1）临界状态附近气液两相分界模糊的现象；2）气液整体相变现象；3）测定CO2的「P c、；等临界参数，并将实验所得的v 值与由理想气体状态方程及范德瓦尔方程所得的理论值相比较，简述产生差异的原因。
三、实验原理简单可压系统处于平衡状态时，其状态参数压力P、比容V、温度T之间存在着确定的关系，即状态方程为F（p,v,T）二0（1）或p=f(v,T)(2)当保持T不变时测定比容与压力的对应数值，可获得到等温线数据，从而可作出P-V图。
在低于临界温度时，实际气体的等温线有气液相变的直线段，而理想气体的等温线是正双曲线，任何时候也不会出现直线段。
只有在临界温度以上，实际气体的等温线才逐渐接近理想气体的等温线。
所以理想气体的理论不能解释实际气体的气液两相转变及临界状态。
CO2的临界压力为p二73.87bar，临界温度为t=31.1°C。
在低于临界温度时，等温线出现气液相变的直线段，如图1所示。
t 二309C是恰好能压缩得到液体CO2的最高温度。
在临界点附近出现气液分界模糊的现象。
实验一CO2p-v-T参数的测定
CO2 p-v-t参数的测定一.实验目的1．了解CO2临界状态的观测方法，增加对临界状态观念的感性认识；2．加深对课堂所讲的工质热力状态、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，学会用实验测定实际气体变化规律的方法和技巧；4. 学会活塞式压力计、恒温器等热工仪器的正确使用方法。
二.实验内容1.测定CO2的p-v-t关系，在p-v坐标系中绘出低于临界温度(t=20℃)、临界温度(t=31.1℃)和高于临界温度(t=50℃)的三条等温线并与标准实验曲线及理论计算值相比较，分析其差异原因；2．测定CO2在低于临界温度时(t=25℃、t=27℃)饱和温度和饱和压力之间的对应关系，并与图三p-t曲线比较；3．观测临界状态(1)临界状态附近汽液两相模糊的现象；(2)汽液整体相变现象；(3)测定CO2的t c、p c、v c等临界参数，并与理想气体状态方程和范德瓦尔方程的理论值相比较，简述其差异原因。
三.试验设备与原理试验装置由螺旋压力计、恒温器及试验台本体三部分组成。
恒温器提供室温至50℃范围内的恒温水，借助恒温水间接地使CO2的温度恒定。
螺旋压力计提供试验台所需的油压，当压力油进入高压容器后，迫使水银进入预先装有CO2气体的玻璃试验容器而使CO2受到压缩。
调节螺旋压力可在压力表读出，而其容积变化由玻璃试验容器内CO2柱的高度h来衡量（见图1）。
图1试验设备与装置四．实验步骤1．把设备按图1联接，并开启实验本体上的日光灯；注意整个系统的密封性，其中玻璃实验容器中已充满CO 2蒸汽。
2．恒温器准备及温度调定(1)将蒸馏水注入恒温器内，注至离盖30～50mm 。
检查并接通电路，开动电动泵，使水循环对流；(2) 旋转电解点温度计顶端的帽形磁铁，调动凸轮示标，使凸轮上端面与所要调定的温度一致，再将帽形磁铁用横向螺钉锁紧。
以防转动；(3)视水温情况，开、关加热器，当水温未达到要调定的温度时，恒温器指示灯是亮的，当指示灯时亮时灭闪动时，说明温度已达到所需恒温；(4)观察玻璃水套上的温度，若其读数与恒温器上的温度计及电接点温度计标定一致时，则可认为承压玻璃管内的CO 2温度处于所标定的温度；(5)当需要改变实验温度时，重复(2)～(4)。
二氧化碳PVT关系测定实验
二氧化碳PVT关系测定实验本实验旨在测定二氧化碳的PVT（压力、体积、温度）关系。
实验原理为根据物态方程，通过测定不同压力下二氧化碳的体积和温度，得到PVT关系的数据，从而了解二氧化碳的物理性质。
实验步骤如下：1. 将二氧化碳气瓶连接到压力表和温度计上，记录初始压力和室温下的温度。
2. 将气瓶放入恒温水浴中，确定水浴温度为30℃。
调节气瓶压力，使其保持在0.2MPa左右，并记录此时气瓶体积。
3. 增加气瓶压力，记录相应的压力、体积和温度，并绘制PVT关系的曲线。
4. 重复步骤3，直到气瓶压力达到6MPa左右。
5. 结束实验后，将气瓶从水浴中取出，记录终止温度和压力，计算出气体的相对压力。
在实验过程中，应注意气瓶的安全使用。
由于二氧化碳为压缩性气体，在增加压力时应逐步增加，避免过度增压造成危险。
实验结果：根据实验数据，得到PVT数据如下：P (MPa) V (L) T (℃)PV (MPa・L)0.2 0.744 30.2 0.148880.4 0.438 30.4 0.17520.6 0.305 31.1 0.1830.8 0.236 30.8 0.18881.0 0.182 30.6 0.1821.2 0.148 31.4 0.17761.4 0.121 31.2 0.16841.6 0.101 31.0 0.16161.8 0.085 30.8 0.1532.0 0.073 30.6 0.146利用相对压力计算公式：P/Pc=PV/Rt，其中Pc表示气体的临界压力，R为气体常数，t为绝对温度（K）。
在本实验的条件下，得到气体的相对压力P/Pc为0.11左右。
从实验曲线可以看出，二氧化碳气体体积随着压力升高而减小，但随着温度的升高而增大。
此外，在临界点附近，气体体积急剧减小，表明气体的状态发生了变化。
结论：。
二氧化碳气体P-V-T关系的测定
实验3二氧化碳气体P-V-T关系的测定一、实验目的1.了解co,临界状态的观测方法，增强对临界状态概念的感性认识。
2.巩固课堂讲授的实际气体状态变化规律的理论知识，加深对饱和状态、临界状态等基本概念的理解。
3.掌握CO：的P-V-T间关系测定方法。
观察二氧化碳气体的液化过程的状态变化，及经过临界状态时的气液突变现象，测定等温线和临界状态的参数。
4.学会活塞式压力计，恒温器的热工仪器的正确使用方法。
二、实验任务1.测定CO：气体基本状态参数P-V-T之间的关系，在p—V图上绘制出t为20°C、31.1 °C、40°C三条等温曲线。
并与标准实验曲线及理论计算值相比较，并分析其差异原因。
2.观察饱和状态，找出t为20°C时，饱和液体的比容与饱和压力的对应关系。
3.观察临界状态，在临界点附近出现气液分界模糊的现彖，测定临界状态参数。
4.根据实验数据结果，画出实际气体P-V-1的关系图。
三、实验原理1.水蒸气的基本感念(1)蒸发、沸腾汽化是物质由液相变成气相的现彖。
蒸发是只在液体表面发生的缓慢的汽化现彖。
沸腾是在液体表面和内部同时发生的剧烈的汽化现象。
(2)凝结物质由汽态转变为液态的过程。
凝结的速度取决于空间蒸汽的压力。
(3)饱和状态液相气相动态平衡状态2.水蒸汽的发生过程(1)饱和温度和饱和压力：处于饱和状态的汽、液温度相同，称为饱和温度ts,蒸汽的压力称为饱和压力ps ts上升，ps上升；ps上升，ts上升。
结论：一定的饱和温度对应于一定的饱和压力，反之也成立，即两者间存在单值关系。
3.水的定压加热过程水的预热阶段饱和水的汽化盼段 过热盼段 水蒸汽的定压生成过程 14. 水蒸汽定压生成过程中热量的计算 水的定压预热阶段液体热》q {=h-h Q kJ/kga kJ/kg汽化潜热 b过热热量 p s = f(t s )三、水蒸气的p-v 图和T -S RA' 未饱和水状态饱和水的定压汽化过程分析水蒸气的相变图线可见，上、下界线表明了水汽化的始末界线，二者统称饱和曲线它把P-V 和T-S图分为三个区域，即液态区（下界线左侧）、湿蒸汽区（饱和曲线内）、汽态区（上界线右侧）。
二氧化碳临界状态观测及p-v-t关系测定
二氧化碳临界状态观测及p-v-t关系测定一．实验目的1.测定二氧化碳的P-V-T关系，观察临界现象，测定其临界参数（P_C、V_C、T_C）；2.测定二氧化碳在不同压力下饱和蒸汽和饱和液体的比容；3.测定二氧化碳饱和温度和饱和压力的对应关系。
二．技术参数1.高压容器用45号钢一次性加工成型，表面采用镀铬处理，内部装有玻璃容器；2.白色透明有机玻璃保护罩，35cm×35cm×70.5cm；3.照明日光灯：节能灯管，功率：15W色调RR；4.压力校验仪：配有压力表、油杯、检验压力范围0-60MPa，基本误差：实际测量值的±0.05%，可设定最高压力，比容：0.001～0.012m^3⁄kg；5.精密压力表：型号DAYOUU-150,表盘同时显示MPa测量范围0-16MPa和kgf/cm²测量范围0-160kgf/cm²基本误差±0.4%；6.恒温水箱：白色12mm厚PP板制作而成，外形尺寸：33cm×22cm ×32cm，内设两根1000W的加热棒和铜-康铜的热电偶，温度显示分辨率0.1℃，恒温水箱可调节控温，控温精度±1℃；7.温度传感器：铜-康铜的热电偶，测温范围-40～133℃，Ⅰ级精度，数显温度表温度显示分辨率0.1℃；8.制冷系统：实验台配备压缩机制冷系统，可提供0-50℃实验所需水温，制冷机组可快速降温，降温温度可以自行设定低于环境的实时温度。
制冷系统配备1HP制冷压缩机，环保氟利昂/R134a，制冷剂压力表、高低压断路器、毛细管、制冷系统铜管、钛合金蒸发器盘管、风冷冷凝器；9.循环水泵：供恒温水循环用，交流220V、流量：600L/H 扬程7M，电机功率28.8W；10.温控仪：输出规格采用4～20mA；11.刻度管最小分度值：1mm；12.装置外形尺寸：1180×630×1590mm。
二氧化碳的P-V-T测定
二氧化碳临界状态观测及P-V-T关系测定班级：姓名：学号：目录一、【实验目的】 (1)二、【实验内容】 (1)三、【实验设备及原理】 (2)四、【实验步骤】 (3)五、【实验结果处理和分析】 (7)（1）原始数据记录 (7)（2）数据初步处理 (7)（3）数据分析 (9)1、27℃与31.1℃的等温线实验值对比 (9)2、实验拟合值与理想状态方程和范德华方程的等温线对比 (11)3、实验饱和温度与压力值与标准值得比较 (13)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、观察凝结和气化过程以及临界态附近的气液两相模糊现象。
3、掌握CO2的P-V-T关系的测定方法，学会用实验测定实际气体状态变化规律的方法和技巧。
4、学会活塞式压力计，恒温器等仪器的正确使用方法。
二、【实验内容】1、测定CO2的P-V-T关系。
在P-V坐标系中绘出低于临界温度（t=27℃）、临界温度（t=31.1℃）和高于临界温度（t=50℃）的三条等温曲线，并与标准实验曲线及理论计算值相比较，并分析其差异原因。
(注：每组同学测定一个等温曲线即可)2、测定CO2在低于临界温度（t=27℃）饱和温度和饱和压力之间的对应关系，并与图四中的t s-p s曲线比较。
3、观测临界状态（1）临界状态附近气液两相模糊的现象。
（2）气液整体相变现象。
（3）测定CO2的p c、v c、t c等临界参数，并将实验所得的v c值与理想气体状态方程和范德瓦尔方程的理论值相比教，简述其差异原因。
三、【实验设备及原理】整个实验装置由压力台、恒温器和实验台本体及其防护罩等三大部分组成（如图一所示）。
实验内容图一试验台系统图图二试验台本体试验台本体如图二所示。
其中1—高压容器；2—玻璃杯；3—压力机；4—水银；5—密封填料；6—填料压盖；7—恒温水套；8—承压玻璃杯；9—CO2空间；10—温度计。
、对简单可压缩热力系统，当工质处于平衡状态时，其状态参数P、V、T之间有：F(P,V,T)=0 或V=f(T,V) （1）本实验就是根据式（1），采用定温方法来测定CO2的P-V-T关系，从而找出CO2的P-V-T关系。
实验指导书 二氧化碳P-V-T关系仪
CO2 P-V-T关系仪实验指导书一、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、增加对课堂所讲的工质热力状态、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，学会用实验测定实际气体状态变化规律的方法和技巧。
4、学会活塞式压力计，恒温器等热工仪器的正确使用方法。
二、实验内容1、测定CO2的p-v-t关系。
在p-v坐标系中绘出低于临界温度（t=25℃）、临界温度（t=31.1℃）和高于临界温度（t=40℃）的三条等温曲线，并与标准实验曲线及理论计算值相比较，并分析其差异原因。
2、测定CO2在低于临界温度（t=20-30℃之间选取几个不同的温度点）下饱和温度和饱和压力之间的对应关系，并与图四中的t s-p s曲线比较。
3、观测临界状态（1）临界状态附近气液两相模糊的现象。
（2）气液整体相变现象。
（3）测定CO2的p c、v c、t c等临界参数，并将实验所得的v c值与理想气体状态方程和范德瓦尔方程的理论值相比教，简述其差异原因。
三、实验设备及原理整个实验装置由压力台、恒温器和实验台本体及其防护罩等三大部分组成（如图一所示）。
图一试验台系统图图二试验台本体试验台本体如图二所示。
其中1—高压容器；2—玻璃杯；3—压力机；4—水银；5—密封填料；6—填料压盖；7—恒温水套；8—承压玻璃杯；9—CO2空间；10—温度计。
对简单可压缩热力系统，当工质处于平衡状态时，其状态参数p、v、t之间有：F(p,v,t)=0或t=f(p,v) （1）本实验就是根据式（1），采用定温方法来测定CO2的p-v-t关系，从而找出CO2的p-v-t关系。
实验中，由压力机送来的压力油进入高压容器和玻璃杯上半部，迫使水银进入预先装了CO2气体的承压玻璃管，CO2被压缩，其压力和容器通过压力台上的活塞杆的进、退来调节。
温度由恒温器供给的水套里的水温来调节。
实验中二氧化碳的压力，由装在压力台上的压力表读出，温度在控制面板的仪表可读出。
二氧化碳p-v-t图实验
二氧化碳临界状态观测及p-v-t关系实验指导书动力教研室编华北电力大学1997年4月二氧化碳临界状态观测及P—v—t关系实验一、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，学会用实验测定实际气体状态变化规律的方法和技巧。
4．学会活塞式压力计、恒温器等部分热工仪器的正确使用方法。
二、实验内容1．测定CO2的P—v—t关系。
在P—v一标图中绘出低于临界温度（t =20℃)、临界温度(t =31.1℃)和高于临界温度(t =40℃)的三条等温曲线，并与标准实验曲线及理论计算值相比较，并分析其原因。
2．观测临界状态(1) 临界状态附近汽液两相糊的现象。
(2) 汽液整体相变现象。
三、实验设备及原理1．整个实验装置由压力台，恒温器和实验本体及其防护罩三大部分组成，如图一所示。
2．实验台本体如图二所示，其中：l——高压容器，2——玻璃杯；3——压力油：4——水银，5——密封填料：6——填料压盖，7——恒温水套，8——承压玻璃管，9——CO2空间，10——温度计。
3．对简单可压缩热力系统，当工质处于平衡状态时，其状态参数P、v、t之间有；F(P，v，t) = 0或t ＝f (P，v) (1)本实验就是根据式（1），采用定温方法来测定CO2的P—v—t之间的关系，从而找出CO2的P—v—t关系。
4. 实验中压力台送来的压力油进入高压容器和玻璃杯上半部，迫使水银进入预先装了CO2气体的承压玻璃管，CO2被压缩，其压力和容积通过压力台上的活塞杆的进退来调节，温度由恒温器供给的水套里的水温来调节。
5. 实验工质CO2的压力由装在压力台上的压力表读出。
温度由插在恒温水套中的温度计读出。
四、实验步骤1．按图一装好实验设备，并开启实验台本体上的日光灯。
2．使用恒温器调定温度。
(1) 将蒸馏水注入恒温器内，注至离盖30一50mm为止。
二氧化碳临界状态观测及p-v-t关系测定实验指导书
五、实验步骤1、按图一装好实验设备，并开启实验本体上的日光灯。
2、恒温器准备及温度调节：（1）、把水注入恒温器内，注至离盖30～50mm。
检查并接通电路，开动电动泵，使水循环对流。
（2）、在温度控制器AL808E的控制面板上通过上下键设定好实验用的温度。
（3）、此时控制面板上视水温情况，开、关加热器，当水温未达到要调定的温度时，恒温器指示灯是亮的，当指示灯时亮时灭闪动时，说明温度已达到所需要恒温。
（4）、观察玻璃水套上的温度计，若其读数与恒温器上的温度计及电接点温度计标定的温度一致时（或基本一致），则可（近似）认为承压玻璃管内的CO2的温度处于所标定的温度。
（5）、当所需要改变实验温度时，重复（2）～（4）即可。
3、加压前的准备：因为压力台的油缸容量比容器容量小，需要多次从油杯里抽油，再向主容器充油，才能在压力表显示压力读数。
压力台抽油、充油的操作过程非常重要，若操作失误，不但加不上压力，还会损坏试验设备。
所以，务必认真掌握，其步骤如下：（1）关压力表及其进入本体油路的两个阀门，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。
这时，压力台油缸中抽满了油。
（3）先关闭油杯阀门，然后开启压力表和进入本体油路的两个阀门。
（4）摇进活塞螺杆，使本体充油。
如此交复，直至压力表上有压力读数为止。
特别应注意以下情况，如螺杆已推进到极限位置，而压力尚未达到所需值，必须再一次抽油加压，此时要严格按以下程序操作，先关油路控制阀；再开油杯进油阀，使压力表压力降至0；关压力表控阀，倒退螺杆抽油至极限位置；然后关油杯进油阀，开压力表控制阀，推进螺杆逐渐加压直到刚才所建立的油压时才能开油路控制阀（在此以前油路控制阀决不能开！），进一步加压。
（5）再次检查油杯阀门是否关好，压力表及本体油路阀门是否开启。
若均已调定后，即可进行实验。
4、作好实验的原始记录： （1）设备数据记录：仪器、仪表名称、型号、规格、量程、精度。
实验二：CO2的PVT关系测定
二氧化碳临界状态观测及P-V-T关系测定一、实验目的1、了解CO2临界状态的观测方式，增加对临界状态的感性熟悉。
2、加深课堂教学中关于工质热力状态等大体要领的理念。
3、把握CO2的P-V-T关系测定方式，学会用实验测定实际气体状态转变规律的方式和技术4、学会活塞式压力计、恒温器等部份热工仪器的正确利用方式二、实验内容1、测定CO2的P-V-T关系。
在P-v图中绘出低于临界温度（t=20℃）、临界温度（t=℃）、高于临界温度（t=50℃）的三条等温曲线，与标准实验曲线及理论计算值比较，并分析不同缘故。
2、观测临界状态（1）临界状态周围汽液两相模糊的现象（2）汽液整体相变现象（3）测定CO2的t c，P c，v c等临界参数并将实验所得的值与理想气体状态方程和范得瓦耳方程的理论值比较，简述其不同缘故（CO2的标准曲线见图二）三、实验设备及原理1、整个实验装置由压力台，恒温器，实验体与防护罩三大部份组成，如图一所示。
图二标准曲线2、实验台本体如图三所示。
其中1-高压容器；2-玻璃杯；3-压力油；4-水银；5-密封填料；6-填料压盖；7-恒温水套；8-承压玻璃管；9- CO2空间；10-温度计。
3、对简单可紧缩热力系统，当工质处于热平稳状态时，其状态参数P-v-T之间有F（p，v，t）=0 或t=f（p，v）（2-1）本实验依照公式2-1，采纳定温方式来确信CO2的p—v—t的关系。
从而找出的CO2的p—v—t的关系。
4、实验中由压力台送来的压力油进入高压容器和玻璃杯上半部，迫使水银进入预先装了CO2气体的承压玻璃管。
CO2被紧缩，其压力和容积通过压力台上的活塞的进、退来调剂，温度由恒温器供给的水套里的水温来调剂。
5、实验工质CO2的压力由装在压力台上的压力表读出（如要提高精度可由加在活塞转盘上的平稳砝码读出，并考虑水银柱高度的修正）。
温度由插在恒温水套中的温度计读出。
比体积第一由承压玻璃管内CO2柱的高度读数来气宇，而后再依照承压玻璃管内径截面积不变等条件换算得出。
实验一 二氧化碳的PTV关系的测定
实验一 二氧化碳的PTV 关系的测定一、实验目的与要求1、加深对二氧化碳的各种热力学状态：凝结、汽化、饱和状态、临界状态等概念的感性认识。
2、掌握测定实际气体状态变化规律的方法和技巧。
3、掌握活塞式压力计、恒温水浴的正确使用方法。
二、实验原理1、当体系温度低于临界温度Tc 时，随着体系压力的升高，体系的相变过程为：过热气体→饱和蒸汽→汽液共存→饱和液体→过冷液体。
在汽液共存时可以观察到相界面，且CO 2的性质如比容ｖ有跃升型变化，ｖ液与ｖ汽有明显的差值。
当体系温度逐渐升高，向Ｔc 靠近时，这种跃升时性质变化的差值减小。
当体系温度等于Ｔc 时，此差值变为零。
此状态点称为临界状态。
在临界点观察不到汽液共存现象，也分不清此时体系是气体还是液体。
在PV 图上，它是饱和液体线和饱和蒸汽线的交汇点。
临界点可由临界乳光现象观察。
保持临界温度31℃不变，压力在78 at 附近时突然降压，玻璃管内瞬间出现圆锥状的乳白色闪光，这就是乳光现象。
这是由于CO 2分子受重力场作用沿高度分布不均和光散射所造成的。
2、比容ｖ通常可由测量灌入玻璃管内CO 2的质量数m ，管内截面积A 和CO 2柱高△h （△h = h - h 0，h 为水银高，h 0为承压玻璃管内空间顶端刻度）按下式求出：()kg mmA h V 3⋅∆=但由于A 和m 不在易测准，本实验采用间接办法来确定比容。
对于一台已安装好的设备而言，其A 与m 已定，其比值不变，称其为质面比k ：()2mkgAm k =可由已知T 、P 状态时的比容ｖ*，以及此状态时在实验中测得△ｈ*的值计算：()2**mkgVh k ∆=100atm ，20℃～30℃范围内的ｖ*值可由下式计算：ｖ*= 0.00117 + (t-20)·1.290·10-5(ｍ3/kg)其他温度、压力条件下的比容为：()kg mkh V 2∆=三、实验装置、流程与试剂实验装置由压力台，恒温水浴和实验台本体三部分组成。
二氧化碳p-v-t实验
2. 加压前的准备
• (1)关闭压力表及进入本体油路的两个阀门，开启压力台上油杯的进油 阀门。 • (2)摇退压力台上的活塞螺杆，直至螺杆全部退出，这时候压力台的 油缸中充满了油。
•
• •
(3)先关闭油杯阀门，然后开启压力表和进入本体油路的两个阀门。
(4)摇进压力台上的活塞螺杆，经本体充油，如此重复，直至压力表 上有读数为至。 (5)再次检查油杯阀门是否关好，压力表和进入本体油路的两个阀门 是否开启，若均已稳定，即可进行实验。
结束放映
图3.1 CO2实验台系统图
1-实验台本体；2-活塞式压力计；3—恒温器
• 2. 压缩室本体如图3.2所示
图3.2 实验台
本体示意图 1-高压容器； 2-玻璃杯 ； 3-压力油 ； 4-水银 ； 5-密封填料； 6-填料压盖 ; 7-恒温水套； 8-承压玻璃 管 ； 9-二氧化碳空 间； 10-温度计 ;
二氧化碳p-v-t实验
制 作：陈 伟 指导老师: 王晓云
实验目的
• 工质的热物性是工程热力学课程研究的主 要内容之一。通过对二氧化碳p-v-t关系的 测定，观察二氧化碳液化过程的状态变化 及经过临界状态时的汽液突变现象，测定 等温线和临界状态参数。
实验装置
• 实验设备
• 1. 实验所用设备及仪表有实验台本体及其防护罩，恒温器，压力台等三大部分组成。 如图3.壁附着小气泡，妨碍观测，可通过放充 水套中的水，将气泡冲掉。操作和观测时要格外小心，不要碰到实验 台本体，以免损坏承压玻璃管及恒温水套。
实验报告要求
• • • • 简述实验原理及过程． 各种数据的原始记录． 实验结果整理后的图表． 比较实验值与标准值之间的差异及其原 因． • 进行误差分析．
二氧化碳临界状态观测及p-v-t关系测定实验指导书
教学实验 2004二氧化碳临界状态观测及P-V-T关系测定实验指导书哈尔滨市鸿润教学试验设备厂电话：0二氧化碳临界状态观测及p-v-t关系测定实验指导书一、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、增加对课堂所讲的工质热力状态、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，学会用实验测定实际气体状态变化规律的方法和技巧。
4、学会活塞式压力计，恒温器等热工仪器的正确使用方法。
二．实验原理在准平衡状态下，气体的绝对压力P、比容V和绝对温度T之间存在某种确定关系，即状态方程(,,)0F P V T理想气体的状态方程具有最简单的形式：PV=RT实际气体的状态方程比较复杂，目前尚不能将各种气体的状态方程用一个统一的形式表示出来，虽然已经有了许多在某种条件下能较好反映P、V、T之间关系的实际气体的状态方程。
因此，具体测定某种气体的P、V、T关系，并将实测结果表示在坐标图上形成状态图，乃是一种重要而有效的研究气体工质热力性质的方法。
在平面的状态图上只能表达两个参数之间的函数关系，故具体测定时有必要保持某一个状态参数为定值，本实验就是在保持绝对温度T不变的条件下进行的。
三、实验内容1、测定CO2的p-v-t关系。
在p-v坐标系中绘出低于临界温度（t=20℃）、临界温度（t=31.1℃）和高于临界温度（t=50℃）的三条等温曲线，并与标准实验曲线及理论计算值相比较，并分析其差异原因。
2、测定CO2在低于临界温度（t=20℃、27℃）饱和温度和饱和压力之间的对应关系，并与图四中的ts -ps曲线比较。
3、观测临界状态（1）临界状态附近气液两相模糊的现象。
（2）气液整体相变现象。
（3）测定CO2的pc、vc、tc等临界参数，并将实验所得的vc值与理想气体状态方程和范德瓦尔方程的理论值相比教，简述其差异原因。
四、实验设备整个实验装置由压力台、恒温器和实验台本体及其防护罩等三大部分组成（如图一所示）。
实验3 二氧化碳气体P-V-T关系的测定
天津大学热工基础与应用实验报告学校院系：天津大学机械工程学院指导教师：学生姓名：准考证号：实验3 二氧化碳气体P-V-T关系的测定一、实验目的1. 了解CO2临界状态的观测方法，增强对临界状态概念的感性认识。
2. 巩固课堂讲授的实际气体状态变化规律的理论知识，加深对饱和状态、临界状态等基本概念的理解。
3. 掌握CO2的P-V-T间关系测定方法。
观察二氧化碳气体的液化过程的状态变化，及经过临界状态时的气液突变现象，测定等温线和临界状态的参数。
二、实验任务1．测定CO2气体基本状态参数P-V-T之间的关系，在P—V图上绘制出t为20℃、31.1 ℃、40℃三条等温曲线。
2．观察饱和状态，找出t为20℃时，饱和液体的比容与饱和压力的对应关系。
3．观察临界状态，在临界点附近出现气液分界模糊的现象，测定临界状态参数。
4．根据实验数据结果，画出实际气体P-V-t的关系图。
三、实验原理一、水蒸气的定压发生过程取初始状态a时水的压力为p，而温度与三相点温度相同，即为0.01 ℃，因该温度低于压力p所对应的饱和温度t s，故处于未饱和水状态。
为使容积变化时保持压力不变，假设容器为具有活塞的气缸，如图3-1a所示。
当水受热时，水的温度升高，比体积略有增加，直到水的温度升高到压力p所对应的饱和温度t s时，全部水变成饱和水，如图10-1b所示。
其状态变化过程，如图3-2中过程a-b所示。
a b c d e图3-1 水蒸气定压发生过程示意图图3-2 水蒸气定压发生过程p-v和t-s示意图对水继续加热，水开始汽化，逐渐由饱和水转变成饱和水蒸气，如图10-1c所示，未汽化的部分仍保持为饱和水状态。
汽化过程中饱和水与饱与水蒸气的温度和压力都保持不变，但两者混合物的容积增长很快，即混合物的折合比体积vx增加很快。
当饱和水全部转变为饱和水蒸气时，即达到干饱和水蒸气状态，如图10-1d所示。
因为饱和水定压汽化成为干饱和水蒸气的过程也是定温过程，故在p-v图及T-s图上汽化过程b-d都是一条水平线，如图3-2中过程b-d所示。
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二氧化碳P、V、T关系的测定
一、实验目的及要求
1．目的
(1)学习在准平衡状态下，测定气体三个基本状态参数关系的方法。
的临界参数。
(2)观察在临界状态附近汽液两相互变的现象，测定CO
2
(3)掌握活塞式压力计及恒温器等仪器仪表的使用方法。
2．要求
(1)牢固树立热力学平衡态的概念，通过实验掌握系统的划分，明确热力学三
个基本状态参数的含义和特性以及它们和平衡态之间的关系。
(2) 能描述临界现象，懂得临界参数的含义。
(3) 充分理解准静态过程、准静功、简单热力系、状态方程和状态参数坐标图。
二、实验原理
在准平衡状态下，气体的绝对压力p、比容v和绝对温度T之间存在某种确定的函数关系，即状态方程
F p v T=
(,,)0
理想气体的状态方程具有最简单的形式：
=
pv RT
实际气体的状态方程比较复杂，目前尚不能将各种气体的状态方程用一个统一的形式表示出来，虽然已经有了许多在某种条件下能较好反映p、v、T之间关系的实际气体的状态方程。
因此，具体测定某种气体的p、v、T关系，并将实测结果描绘在平面的坐标图上形成状态图，乃是一种重要而有效的研究气体工质热力性质的方法。
因为在平面的状态图上只能表达两个参数之间的函数关系，所以具体测定时有必
要保持某一个状态参数为定值，本实验就是在保持绝对温度T不变的条件下进行的。
三、实验设备
本实验装置所测定的气体介质是二氧化碳。
整套装置由试验台本体、测温仪表、活塞式压力计和恒温器四大部分所组成，其系统示意图见图一
图一试验台系统图
试验台本体的结构如图二所示。
图二试验台本体
1—高压容器 2—玻璃杯 3——压力油 4——水银 5—填料压盖
空间 10——温度计6—密封填料 7—恒温水套 8—承压玻璃 9—CO
2
它的工作情况可简述而下：
由活塞式压力计送来的压力油首先进入高压容器，然后通过高压容器和玻璃
杯之间的空隙，使玻璃杯中水银表面上的压力加大，迫使水银进入预先灌有CO
2
气体受到压缩。
如果忽略中间环节的各种压力气体的承压玻璃管，使其中的CO
2
损失，可以认为CO
气体所受到的压力即活塞式压力计所输出的压力油的压力，
2
气体的其数值可在活塞式压力计台架上的压力表中读出。
至于承压玻璃管中CO
2
容积，则可由水银柱的高度间接测出（下面还将详细述及）。
承压玻璃管外还有一个玻璃套管，其上下各有一个接头，分别用橡皮管与恒
温器联接。
恒温器中的水温由加热器加热、由电接触式水银温度计控制，可以基本保持不变。
恒温器中的电动泵装恒温水抽出，由玻璃套管的下端进入，上端流出，在
气体的温玻璃套管和恒温器之中进行循环。
这样，在稳定情况下，可以认为CO
2
可在等温情况下进行状态的改变。
度与循环水的温度相等。
这就保证了CO
2
活塞式压力计依靠带有活塞的螺杆的前进或后退，改变压力泵中低粘度压力油的压力，它有一个进油阀和两个控制阀，使用时必须严格遵守活塞式压力计的操作规律，以免发生意外，损坏试验台本体。
四、实验步骤
1．熟悉各实验设备，对照图一搞清楚压力传递的路线及恒温器循环的流程。
2．使用恒温器调节温度：
（1）准备工作——在恒温器中加入蒸馏水，水面应离盖板3厘米左右。
检查并接通电路，启动恒温器电动泵，使循环水对流。
（2）调定温度——旋转接触式水银温度计顶部嵌有永久磁铁的胶木帽，到达选定温度后，将胶木帽上的螺钉旋紧。
（3）加热升温——实验时应视工况调节加热器，当恒温器指示灯时明时灭时，说明温度已达到所需温度。
（4）判断定温——观察与玻璃套管相连的温度显示仪，当它的值与恒温
的温度已器上的温度计读数基本相同并且保持不变时，可认为CO
2
恒定。
（注意，此时而时的温度与接触式水银温度计的读数略有不
同，应以前者为准。
）
（5）改变温度——需要改变温度时，重复以上（2）、（3）、（4）各步骤。
3. 加压准备
（1）先关闭压力表控制阀及进入本体油路的控制阀，开启压力计油杯的进油阀。
（2）倒退压力计活塞螺杆，至螺杆全部退出，此时抽油。
（3）先关闭油杯进油阀，再开启压力表和油路的两控制阀。
（4）向前推进活塞螺杆，向本体注油。
如此反复，直至压力表上有读数时止，一般重复两三次即建立油压。
特别应注意以下情况，如螺杆已推进到极限位置，而压力尚未达到所需值，必须再一次抽油加压，此时要严格按以下程序操作，先关油路控制阀；再开油杯进油阀，使压力表压力降至0；关压力表控阀，倒退螺杆抽油至极限位置；然后关闭油杯进油阀，开压力表控制阀，推进螺杆逐渐加压直到刚才所建立的油压时才能开油路控制阀（在此以前油路控制阀决不能开！），进一步加压。
（5）检查确定油杯进油阀关闭、油路及压力表的两个控制阀开启，温度恒定后，开始实验记录。
1．实验记录
在加压过程的状态变化。
将实验过程中的原始缓慢加压，密切注意CO
2
数据和物理现象记录在实验报告上。
实验数据包括：
（1）设备数据：仪器、仪表的名称、型号、规格、精度和量程。
（2）常规数据：室温、当时大气压及实验环境条件。
（3）技术数据：实验中实测的各种数据，可记录在表一中。
*** 注意事项
1. 除t= 20℃时，须加压到绝对压力9.80MPa（表压9.70MPa）外，其余
各等温线均在5 ～ 9MP间测出h值，表压不得超过9.70MPa，温度不
应超过50℃。
2．一般压力间隔可取0.2 ～ 0.5，接近饱和状态和临界状态时压力间隔适当取小些。
3．加压过程应足够缓慢以实现准平衡过程，卸压时应逐渐旋转压力泵手柄，决不可直接打开油杯阀卸压！
4. 实验完毕将仪器设备擦净。
将原始记录交给指导教师签字后方可离开
实验室。
遇到疑难或异常情况应及时询问指导教师，不得擅自违章处
理。
五、 实验数据整理
1． 绝对压力p = p g + p b ；大气压力p b = 0.1 MPa
2． 比容V ：实验中测得CO 2柱的高度h 值应为刻度尺上的读数减去承压玻璃
管上部的实心段h 0的数值，0h h h =-读 比容 V hA v G G
=
= 式中 v -CO 2的比容，3/m kg ； G -CO 2的重量，kg ; V -CO 2的体积，3m ;
A -承压玻璃管的内孔截面积，2m ； h -测得的CO 2柱高度，m ；
由于重量G 和截面积A 不易测出，因此用h 值计算比容v 只能用间接方法确定。
已知CO 2液柱在20℃, 绝对压力为 9.80MPa 时，比容为331.1710/m kg -⨯，若实测CO 2液柱在20℃, 绝对压力为9.80MPa 时的h 1值，则
3311 1.1710/h A
v m kg G
-=
=⨯ 3
1
1.1710A K G h -⨯===常数 于是在任意状态下，CO 2的比容为
A
v h Kh G
=∙
= 即可求得。
3. 将实验结果按下表列示，并将有关数据画在p - v 坐标图上，标注出各条等温线的温度值。
取其中的曲线与CO 2的标准状态图进行比较，分析它们之
间差异产生的原因。
实验记录附表
六、实验结果处理（画p-v图）
预习思考题
工程热力学只讨论处于什么状态的系统？本实验是在什么条件下进行的？
复习思考题：
1.讨论活塞式压力计加压过程的操作规程。
2.恒温器上接触式水银温度计上的读数是循环水的真实温度
么？为什么？
3．你得的CO2状态图中，在汽液共存区的定温线为什么不是水平
的？。