CO2的PVT关系测定和临界状态观测
二氧化碳临界现象观测及PVT关系的测定
一．实验目的
1． 观测 CO2 临界状态现象，增加对临界状态概念的感性认识； 2． 加深对纯流体热力学状态：汽化、冷凝、饱和态和超临流体等基本概念的理解； 测定 CO2 的 PVT 数据，在 PV 图上绘出 CO2 等温线； 3． 掌握低温恒温浴和活塞式压力计的使用方法。
（1） 计算 CO2 的质面比常数 K： Δh0 = h'−h0 = 0.06 − 0.012 = 0.048m
K = Δh0 = 38 .71kg / m 3 0.00124
（2）按 V = Δh / K 计算不同压力 P 下 CO2 的比容 V，也列于表 2-3-3。
（3）按表 2-3-3 数据绘出 25℃，31.1℃和 40℃下等温线。（略）
（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 分子受重力场作用沿高度分布不均和光的散射所造成的。可以反复几
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次观察这个现象。
25℃，7.8MPa 下 CO2 柱高度Δho = 0.048_m，质面比常数 K = 38.71 kg/m2
t =25℃
t =31.1℃
t =40℃
P绝
Δh V=
现象
P绝
Δh
V=
现象 P 绝 Δh V=
现象
N （MPa） （m） Δh/K
（MPa） （m） Δh/K
/MPa （m） Δh/K
（m3/kg）
（1）由文献，纯 CO2 液体在 25℃，7.8MPa 时，比容 V = 0.00124 m3/kg；
二氧化碳的PVT关系测定
CO2的PVT关系测定和临界状态观测周韬摘要：测定了CO2的PVT关系，观察了CO2在临界状态的相态变化，并且绘制了CO2的P-Vm图像（等温线）。
关键词：PVT关系，临界状态，等温线。
引言本实验目的是了解物质在实际状态下的PVT关系。
郑立辉[1]等人在“六氟化硫ＰＶＴ关系测定实验教学体会与思考”中认为，二氧化碳的临界温度不高并且临界压力偏高，所以采用六氟化硫进行实验。
由于实验室采用超级恒温槽恒温，临界条件容易控制，并考虑到C02气体无毒无害等原因[2]，所以，仍然采用二氧化碳进行实验。
对于CO2的PVT关系图，刘海力在“常用状态方程描述二氧化碳PVT关系的比较”[3]中对个温度条件下的实验数据进行拟合，并且分别用理想气体状态方程、范德华方程以及R-K方程计算对应条件下的理论值，将几条曲线进行了对比。
认为温度越高、比容越大几种方程越能逼近实验值，在横向对比下，R-K方程能够更加好的与实验数据吻合。
因为R-K方程是范德华方程的改进式，所以，本实验区部分数据进一步用范德华方程和位力方程对实验数据进行拟合，比较出两种方法对实验值的拟合好坏。
1、实验部分1.1原理对于物质的量确定的系统，当处于平衡状态时，其函数p、Vm、T之间存在关系：，该方程描述的是p、Vm、T为坐标的立体曲面。
在不同温度下截取恒温剖面，相交曲线投影在p-Vm平面上，可以得到由一族恒温线组成的p-Vm图。
图1 CO2的p-Vm图[2]温度较高时，将一定量的CO2气体进行加压不能将其液化，等温线是一条平滑的曲线；温度较低是，在加压过程中，会出现气-液相变的过程，等温线有一条水平线段，水平线段的两个端点分别表示互为共轭的饱和气体与饱和液体。
温度从低到高逐渐上升时，在等温线上表示为水平线段逐渐缩短，最后汇聚为一个点，该点即为临界点，该点的温度、压力、体积则相应的分别称为临界温度、临界压力和临界体积。
临界点是物质固有的特征参数，温度低于临界点是气体液化的必要条件。
二氧化碳实验
二氧化碳的pVT 关系测定和临界状态观测【实验目的】1． 学习流体pVT 关系的实验测定方法，加深理解流体pVT 状态图pV 图的特点和气液相变、饱和蒸气压、沸点的意义。
2． 通过CO 2临界状态的观测，增强对气液临界现象的感性认识，理解临界参数的重要意义。
3． 学习活塞式压力计的正确使用。
【实验原理】对于物质的量确定的系统，当处于平衡状态时，其状态函数p 、V m 、T 之间存在关系：m (,,)0f p V T ，该方程描述的物质状态图是以p 、V m 、T 为坐标的立体曲面。
在不同温度下截取恒温剖面，相交曲线投影在p -V m 平面上，可以得到由一族恒温线组成的p -V m 图，如图1所示。
它直观地表达了物质的pVT 关系。
温度较高时，等温线是一条光滑曲线；温度较低时，等温线上的有一水平线段，反映气-液相变化的特征，水平线段的两个端点（如i 和k 两点）分别代表互为共轭的饱和气体和饱和液体。
饱和气体和饱和液体的体积随温度的变化在p -V m 图上构成气液共存区的边界线，称双节线。
随着温度升高，水平线段不断缩短，饱和气体线和饱和液体线最后汇于一点（c 点），即临界点（Critical point ）。
临界点的温度、压力和体积分别称临界温度T c 、临界压力p c 和临界体积V c ，是物质固有的特征参数。
温度低于T c 是气体液化的必要条件。
温度、压力高于临界点的流体称超临界流体，其应用技术是目前研究的热点。
图1 CO 2的p - V m 图本实验测定CO 2的一系列等温线，观测气-液相变和临界现象。
实验装置如图2所示，由活塞式压力计、超级恒温槽和试验台本体及其防护罩等几部分组成。
试验台本体如图3所示。
图3 试验台本体示意图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—CO 2；10—温度计实验中由活塞式压力计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CO 2气体的承压玻璃管中，CO 2被压缩，其压力和容积通过活塞式压力计上的活塞杆的进、退来调节。
实验一 二氧化碳临界状态观测及P-v-t 关系
实验一二氧化碳临界状态观测及P－v－t 关系一、实脸目的l 、了解CO2认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、饱和抹态等基本概念的理解。
3 、掌握氏的P－v－t的关系的测定方法，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的关系，在P－v坐标图绘出低于临界温度（t=20℃）、临界温度（t =31.1 ℃）和高干临界温度（t=20℃ 25℃）饱和温度与饱和压力之间的对应关系并与图四中绘出的t－P曲线比较。
3、观屯则临界状态(1）临界乳光(2）临界状态附近汽液两相模糊的理象(3）汽液整体相变现象(4）测定CO2的t c，P c，V 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较，简述其差异原因。
三、实验原理及设备1 、整个实验装置由压力台．恒温器和试骏本体及其防护策三大部分组成，如图一所示：图一试验台系统图(1)恒温器(2)试验台本体(3)压力台CO2试验台系统图2、试验台本体如图二所示．其中1一高压容器；2一玻璃杯；3一压力油； 4 一水银；5一密封填料；6一填料压盖；7一恒温水套；8一承压玻璃管；9一CO2空间；10一温度计。
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：tvpF,(=),或)ft=（l）p(v,本试验就是根据式（l），采用定温方法来测定CO2－v之间的关系。
从而找出CO2的P－v－t的关系。
4 、实验中由压力台送来的压力油进人高压容器和玻璃杯上半部，迫使水银进人预图二试验台本体先装了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、实验工质二氧化碳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衡砝码读出，并考虑水银柱高度的修正）。
二氧化碳临界状态观测及pvT关系试验课件
结果分析
分析测试数据，得出 PVT关系曲线和相关 参数。
CHAPTER 04
二氧化碳临界状态与pvt关系 的联系
二氧化碳临界状态对pvt关系的影响
相变压力变化
在二氧化碳的临界点，气液相的 压力趋于一致，导致pvt关系发生
显著变化。
密度和体积变化
随着温度和压力的增加，二氧化碳 的密度和体积在临界点附近有突变 ，对pvt关系产生影响。
二氧化碳临界状态的定义
定义
重要性
二氧化碳临界状态是指气体在一定温 度和压力下，达到饱和状态后，无法 继续溶解或液化，呈现一种特殊的物 理状态。
二氧化碳临界状态在气体压缩、制冷 、能源利用等领域具有广泛应用，对 于热力学研究和工业应用具有重要意 义。
特征
在临界状态下，二氧化碳的密度、粘 度、热导率等物理性质发生显著变化 ，表现出与常规气体状态不同的特性 。
工业应用
在实际工业过程中，掌握二氧化 碳的临界状态和pvt关系有助于 优化生产过程，降低能耗和排放
。
CHAPTER 05
结论
研究成果总结
二氧化碳临界状态观测
通过实验，我们成功观测到了二氧化碳在临界状态下的物理特性。实验数据显示，二氧化 碳在临界点附近表现出显著的温度和压力变化，这验证了相变现象的存在。
温度传感器
用于测量温度。
高压PVT测试仪
用于模拟不同压力 和温度下的PVT关 系测试。
压力传感器
用于测量压力。
待测流体
石油、天然气或相 关流体。
试验步骤
准备样品
将待测流体盛装在样 品容器中。
设定参数
设定所需的压力和温 度参数。
开始测试
启动高压PVT测试仪 进行测试。
CO2 临界状态观测及PVT关系测试
已经求出K=28.21kg/m3,则可以求出任意温度、压力下二氧化碳的比容：V=Δh/k 求出结果见下表：表2-不同温度下P-V 关系20℃ 27.5 ℃ 31.7℃ 37℃ h(cm)v(m3/k g)P(MP a)h(cm) v(m3/kg)P(MPa )h(cm) v(m3/kg)P(MP a)h(cm)v(m3/k g)P(MPa)5.79 0.00124 8.736.20 0.00138 8.41 14.23 0.00423 6.82 8.36 0.00215 8.89 5.90 0.001287.54 6.38 0.00145 7.30 12.17 0.0035 7.02 9.52 0.002568.51 6.03 0.00132 6.21 6.48 0.00148 6.919.01 0.00238 7.19 10.60 0.00294 8.01 6.14 0.00136 5.81 6.60 0.00152 6.60 8.09 0.00205 7.21 14.49 0.00432 7.31 6.18 0.00138 5.57 8.910.002346.607.43 0.00182 7.61 16.26 0.00495 6.9 7.40 0.00181 5.57 11.21 0.00316 6.60 7.39 0.00188.15 18.59 0.00578 6.49 8.90 0.00234 5.57 13.42 0.00394 6.60 7.32 0.00178 8.6 20.80 0.00656 6.19 16.80 0.00514 5.57 16.42 0.00501 6.29 19.88 0.00623 5.25 19.52 0.00611 5.79 21.39 0.00677 5.11 21.02 0.00664 5.50 23.820.00763 4.80根据此表作图，便可以得到实验测得的等温线，如图2所示：456789100.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.009图2-实验测得等温线附上标准等温线（文献查得）如图3所示:图3-标准等温线将两图进行对比并分析原因：可以观察到所得图能够大体上反映出标准图的整体趋势，较为相似。
二氧化碳临界状态观测及pvt关系测定
二氧化碳临界状态观测及pvt关系测定概述二氧化碳（CO2）是一种广泛应用于许多领域的重要工业气体。
为了深入了解其行为和特性，需要进行相应的实验研究。
本文旨在介绍CO2的临界状态观测和PVT（压力、容积、温度）关系测定的方法及其结果。
实验设计实验的首要部分是测定CO2的临界状态。
临界点是物理学和化学学中的基本概念之一，指的是物质在特定温度和压力下变成气相或液相的条件下的状态。
在CO2的临界状态下，液体和气体之间的界面将消失，即液体和气体将具有相同的密度和折射率。
CO2的临界状态可以通过变压法或变温法两种方法来测定。
变压法：首先将CO2装入一个加热器中，然后使用恒定的体积发生器将空气推出。
当CO2的压力高于临界点压力时，CO2的压缩率将减少。
当压力低于临界点时，CO2的压缩率将增加。
通过不断改变压力，直到找到压力等于临界点压力的点，记录相应的体积和温度。
随着压力逐渐逼近临界点，CO2的密度将不断增加，因此固定的体积将能够容纳更多的物质。
同时，CO2的均压率也会随着温度的升高而下降。
变温法：在该方法中，CO2的压力将保持不变。
随着温度逐渐升高，CO2的密度将不断减小，因此具有相同体积的CO2气体将占据更大的空间。
当温度达到临界点时，CO2的密度将达到其最小值，并且液体和气体阶段不再区分。
此时，测定相应的体积和温度。
第二个实验目的是测定CO2的PVT关系。
这被认为是将实验测量的温度、压力和容积数据和理论计算之间的比较。
通过这些测量，可以确定物质的状态方程和其他要素，这可以用于预测物质的特性和行为。
测量过程为了进行实验，使用石英玻璃管作为高压容器，该容器可以在高达300个大气压的压力下工作，并且具有胶带衬里以确保材料的完整性。
之后将必要量的CO2注入其中，并通过自然升温达到目标温度。
然后，通过记录压力和容积的变化来跟踪CO2的状态。
结果和讨论CO2的临界点压力被测定为7.4 MPa，临界温度为31.2℃。
二氧化碳临界现象观测及pvt关系的测定
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二氧化碳pvt关系测定及其临界状态观测
二氧化碳pvt关系测定及其临界状态观测二氧化碳的PVT关系是指其在压力（P）、体积（V）和温度（T）之间的相互关系。
测定二氧化碳的PVT关系是了解其物理性质的重要手段，对于工业过程控制、气体储存运输、环境监测等领域具有重要意义。
要测定二氧化碳的PVT关系，通常需要采用实验方法。
在实验中，可以通过控制温度、压力和体积等参数，测量二氧化碳在不同条件下的物理性质，如密度、比热容、热导率等。
通过这些测量数据，可以推导出二氧化碳的PVT关系。
在测定二氧化碳的PVT关系时，需要注意其临界状态。
临界状态是物质在特定温度和压力下的特殊状态，此时物质的气相和液相界限消失，无法通过常规方法区分气态和液态。
二氧化碳的临界状态具有以下特点：1.临界温度：二氧化碳的临界温度为31.1℃。
当温度高于临界温度时，无论压力如何，二氧化碳都只表现为气态；当温度低于临界温度时，随着压力的升高，二氧化碳将逐渐呈现液态。
2.临界压力：二氧化碳的临界压力为7.38MPa。
当压力高于临界压力时，无论温度如何，二氧化碳都只表现为液态；当压力低于临界压力时，随着温度的升高，二氧化碳将逐渐呈现气态。
在测定二氧化碳的PVT关系时，需要注意控制实验条件，特别是温度和压力，以避免达到临界状态。
一旦达到临界状态，二氧化碳的气液相界限消失，常规的测量方法将无法准确测定其PVT关系。
为了观测二氧化碳的临界状态，可以采用高温高压实验设备。
在这些实验设备中，可以将二氧化碳置于高温高压的环境中，并通过监测其物理性质的变化来观测其临界状态。
需要注意的是，由于临界状态的特殊性，观测过程中需要采用特殊的测量方法和仪器，如光电容积仪、超声波流量计等。
除了实验观测外，还可以通过理论计算来预测二氧化碳的PVT 关系和临界状态。
常用的理论模型包括理想气体状态方程、范德瓦尔方程等。
通过将这些理论模型应用于二氧化碳的PVT关系计算中，可以预测其在不同条件下的物理性质和行为特性。
综上所述，二氧化碳的PVT关系测定及其临界状态观测是了解其物理性质的重要手段。
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。
二氧化碳临界状态观测及p-v-T关系实验
实验十二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,增强对临界状态的感性认识.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的关系的测定方法,学会用实验测量气体状态及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坐标图中绘出低于临界温度(t=20℃),临界温度(t=℃)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,分析差异原因.2.测定CO2在低于临界温度时(t=20℃和t=25℃)饱和温度与饱和压力之间的对应关系,并与图中绘出的ts - ps曲线比较.3.观测临界状态(1)临界乳光.(2)临界状态附近汽液两相模糊的现象.(3)汽液整体相变现象.(4)测定CO2的临界参数tc,pc,vc,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较,简述其差异原因.三,实验设备及原理1.整个实验装置由压力台,恒温器和实验台本体及其防护罩三大部分组成,如图10-1所示.图10-1 CO2实验台系统图2.实验台本体如图10-2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.对简单可压缩热力系统,当工质处于平衡状态时,其状态参数p,v,T有:F(p, v, T)=0或 t=f(p, v) (10-1)本实验就是根据式(10-1),采用定温方法来测定CO2的p-v关系,从而找出CO2的p-v-T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被压缩,其压力和容积通过压台上的活塞杆的进,退来调节,温度由恒温器供给的水套里的水温来调节.5.实验工质二氧化碳的压力由装在压力台上的压力表读出(如果提高精度可由加在活塞转盘上的平衡砝码读出,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.比体积首先由承压玻璃管内二氧化碳柱的高度来度量,然后再根据承压玻璃管内径均匀,截面积不变等条件换算得出.四,实验步骤1.按图装好实验设备,并开启实验台本体上的日光灯.2.使用恒温器调定温度(1)将蒸镏水注入恒温器内,注至离盖3-5cm为止,检查并接通电路,开动电动泵,使水循环对流.(2)旋转电接点温度计顶端的帽形磁铁调动凸轮示标,使凸标上端面与所要确定的温度一致,要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,恒温器指标灯是亮的,当指标灯时亮时暗闪动时,说明温度已达到所需恒温.(4)观察玻璃水套上两支温度计,若其读数相同且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CO2的温度处于所标定的温度.(5)当需要改变试验温度时,重复(2)-(4)即可.3. 加压前的准备:因为压力台的油缸容量比主容器容量小,需要多次从油杯里抽油,再向主容器充油,才能在压力表上显示压力读数.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实验设备,所以务必认真掌握其步骤如下:(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.图10-2 实验台本体(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)先关闭油杯前期门,然后开启压力表和进入本体油路的两阀门.(4)摇进活塞螺杆,经本体充油,如此交复,直至压力表上有压力读数为止.(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,即可进行实验.4.做实验的原始记录及注意事项(1)设备数据记录:仪器:仪表的名称,型号,规格,量程,精度.(2)常规数据记录:室温,大气压,实验环境情况等.(3)测定承压玻璃管内CO2的质面比常数K值.由于充进承压管内的CO2质量不便测量,而玻璃管内径或截面积A又不易测准,因而实验中是采用间接办法来确定CO2的比体积,认为CO2比体积v与其高度是一种线性关系,具体如下:a)已知CO2溶液在20℃,10MPa时的比体积v(20℃,10MPa)=kgb)如前操作,实测本CO2在20℃,10MPa时的CO2液柱高度 h(m)(注意玻璃水套上刻度的标记方法).c)由a)可知:∵v(20℃, 10 MPa)mhA= = kgm/∴)/(3mkgKhAm==故任意温度,压力下CO2的比体积为)/(/3kgmKhAmhv==式中: 0hhh =h —任意温度,压力下的水银柱高度h0 —承压玻璃管内径顶端刻度(4)实验中应注意以下几点:a)做各条定温线时,实验压力p≤10MPa实验温度t≤50 (℃).b)一般,取h时压力间隔可取但在接近饱的状态时和临界状态时,压力间隔应取为 MPa.c)在实验中读取水银柱液面高度的读数时要注意使视线与水银柱半圆型液面的中部相齐.5.测定低于临界温度t=20℃时的定温线(1)将恒温器调到t=20℃并保持恒温.(2)压力记录从开始,当玻璃管内水银升起来后,应缓慢地摇进活塞螺杆,保证定温条件,否则来不及平衡,读数不准.(3)按照适当的压力间隔取h值直至压力p=10MPa.(4)注意加压后,CO2的变化,特别是注意饱和压力与饱和温度的对应关系,液化,汽化等现象,要将测得的实验数据观察到的现象一并填入表1.(5)测定t=25℃,t=27℃下饱和温度与饱和压力的对应关系.6.测定临界等温线和临界参数,临界现象观察(1)仿照5的方法测出临界等温线,并在该曲线的零点处找出临界压力pc和临界比体积vc,将数据填入表1.(2)临界现象观察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附近处,然后突然摇退活塞杆(注意勿使实验台本体晃动)降压,在此瞬间玻璃管内将出现圆锥状的乳白色的闪光现象,这就是临界乳光现象,这是由于CO2分子受重力场作用沿高度分布不均和光的散射所造成的,可以反复几次,来观察这一现象.b)整体相变现象由于在临界点时,汽化潜热为零,饱的汽线和饱和液线合于一点,所以此时汽液的相互转变不是象临界温度以下时那样表现为一个渐变的过程,而是当压力稍有变化,汽,液即以突变的形式相互转化.c)汽,液两相模糊不清现象处于临界点时CO2是气态还是液态的如果说它是气体,那么这个气体是接近于液态的气态;如果说它是液体,那么这个液体又是接近气态的液体.下面就用实验来证明这个结论.因为这时是处于临界温度下,如果按等温线过程进行来使CO2压缩或膨胀,那么管内是什么也看不到的.现在我们按绝热过程来进行.首先在压力等于附近,突然降压,CO2状态点由等温线沿绝热线降到液区,管内CO2出现了明显的液面,这就说明,如果这时管内的CO2是气体的话,那么这种气体离液区很接近,可以说是接近液态的气体;当我们在膨胀之后,突然压缩CO2时,这个液面又立即消失了,这就告诉我们这时CO2液体离气区也是非常近的,可以说是接近气态的液体,即此时的CO2既接近气态又接近液态,处于临界点附近.可以这样说:临界状态下饱和汽,液分不清.这就是临界点附近饱和汽液模糊不清的现象.7.测定高于临界温度t=50℃时的等温线,要将数据填入表1.表1 CO2等温实验原始记录t=20℃ t=℃(临界) t=50℃p(MPa) hKhv=现象 p(MPa) hKhv=现象p(MPa) hKhv=现象5…10做出各条等温线所需时间分钟分钟分钟五,绘制等温曲线并比较1.按表1的数据,仿照图10-3在p-v 图上绘出三条等温线.2.将实验测得的等温线与图10-3所示的标准等温线比较;并分析之间的差异及原因.3.将实验测得的饱和温度与饱和压力的对应值与图10-4绘出的ts-ps曲线相比较.4.将实验测定的临界比体积vc与理论计算值一并填入表2并分析其间的差异及原因.图10-3表2 临界比体积vc[m3/kg]标准值实验值cccpRTv=cccpRTv83=图10-4 CO2饱和温度与饱和压力关系曲线六,实验报告1.简述实验原理及过程.2.各种数据的原始记录.3.实验结果整理后的图表.4.分析比较等温曲线的实验值与标准值之间的差异及原因,分析比较临界比体积的实验值与标准值及理论计算之间的差异及原因.5.实验收获及改进意见.。
二氧化碳临界状态观测及pvt关系
二氧化碳临界状态观测及pvt关系
二氧化碳（CO2）的临界状态是指在一定的温度和压力下，液体和气体之间的界限消失，无法区分为液体或气体状态的状态。
临界状态的温度和压力被称为临界温度和临界压力。
观测二氧化碳的临界状态可以通过实验测量来完成。
一种常用的方法是使用高压容器和温度控制设备，逐渐增加二氧化碳的压力和温度，同时观察二氧化碳的物态变化。
当达到临界温度和临界压力时，液体和气体之间的界限消失，二氧化碳呈现出一种特殊的状态。
PVT关系是指压力（Pressure）、体积（Volume）和温度（Temperature）之间的关系。
在临界状态下，PVT关系发生明显的变化。
例如，在临界温度和临界压力下，二氧化碳的体积会急剧增大，接近无限大，压力也会急剧下降。
此时，二氧化碳的物理性质与液体和气体都有所不同，称为超临界流体。
研究二氧化碳的临界状态和PVT关系对于理解和应用超临界流体具有重要意义。
超临界流体在化学工业、材料科学、环境保护等领域有广泛的应用，例如超临界流体萃取、超临界干燥等。
二氧化碳临界状态观测及pvt关系实验报告
二氧化碳临界状态观测及pvt关系实验报告一、实验目的二氧化碳的临界状态观测以及PVT（压力-体积-温度）关系实验。
二、实验原理1. 临界状态：当物质处于一定温度下，经过逐渐升高的压力，最终达到一定值时，物质的液态和气态将无法区分，这个状态被称为临界状态。
2. PVT关系：在一定温度下，物质的体积随着压力的增加而减小。
当压力达到一定值时，物质会发生相变。
通过测量不同压力下物质的体积和温度来得出PVT关系。
三、实验步骤1. 实验前准备：清洁装置并检查设备是否正常。
2. 将二氧化碳加热至50℃并保持恒温。
3. 逐渐提高二氧化碳的压力，直到观察到液态和气态无法区分。
4. 记录此时的温度和压力，并计算出二氧化碳的临界密度。
5. 测量不同压力下二氧化碳在50℃时的体积，并记录数据。
6. 根据测量数据绘制PVT图。
四、实验结果与分析1. 二氧化碳的临界状态观测：在实验中，当二氧化碳的压力逐渐升高时，我们观察到液态和气态无法区分，此时记录下的温度为31.1℃，压力为7.38MPa。
通过计算，得出二氧化碳的临界密度为0.469g/cm^3。
2. PVT关系实验：根据测量数据绘制PVT图后，我们发现在50℃下，随着压力的增加，二氧化碳的体积逐渐减小。
当压力达到7.38MPa时，二氧化碳发生相变。
在相变前后，体积和压力之间存在明显的非线性关系。
五、实验结论与思考1. 二氧化碳在31.1℃下的临界状态为7.38MPa和0.469g/cm^3。
2. 在50℃下测量得到的PVT关系表明，在一定温度下，物质的体积随着压力增加而减小，并且存在相变点。
3. 实验中可能存在误差来源包括仪器精度、环境条件等因素。
在以后的实验中需要注意这些误差来源并尽可能减小其影响。
4. 通过本次实验，我们深入了解了二氧化碳的临界状态和PVT关系，这对于我们研究物质的性质和应用具有重要意义。
co2临界现象观测及pvt关系的测定实验综述报告
co2临界现象观测及pvt关系的测定实验综述报告
CO2临界现象观测及PVT关系的测定实验是液态-气态相变的基本参数，包括压力、温度和容积密度等指标。
CO2临界现象的具体定义是，冷却CO2至一定温度，当其压力达到临界值时，其介质温度会非常稳定。
该临界现象的实验测定一般都被称为CO2临界现象测定实验。
CO2临界现象测定实验的基本原理是采用 differential scanning calorimetry（DSC）测量CO2在变温过程中温度变化。
通过调整实验器件所安装的漏斗形热电阻，一个有序地创建出一组温度，使CO2逐步冷却，以观察临界现象。
PVT关系则是由许多个实验组成的测定过程，其中包括定压容积测定实验、过压差容积测定实验、压缩系数实验、实验热容等，应用仪器分别为压缩仪、钳形仪、热电仪等，以精确可靠地测定出PVT关系。
实验结果再结合理论计算有助于实践工作。
然而，对于CO2临界数据和PVT关系研究，仍存在许多存在温度、压力、浓度及混合情况下的误差。
因此，CO2临界现象观测及PVT 关系的精确测定实验工作，不仅可以有效评估CO2的浓度，同时还可以增加熔融率PVT 数据的准确性。
二氧化碳临界状态观测及PVT关系测定实验
二氧化碳临界状态观测及 PVT关系测定实验
制作人：柠檬茶 学号： 专业：
a
1
实验原理
一、基本概念
➢ 纯物质的临界点表示汽液两相平衡共存的最高温 度（Tc）和最高压力（Pc）点。
—临界状态的流体是一种汽液分不清的流体。
a
10
实验步骤
七、测定高于临界温度（t=40℃）时的定温 线：将恒温水浴调至40℃，按上述方法和步骤测出临界
等温线
a
11
3. CO2 PV
图
的 等 温 线
a
12
a
13
a
9
实验步骤
六、测定临界等温线和临界参数，并观察临 界现象：
（1）将恒温水浴调至31.1℃，按上述方法和步骤测出 临界等温线
（2）观察临界现象：a.临界乳光现象 ——Pc附近， 圆锥形的乳白色的闪光现象 。
b.整体相变ห้องสมุดไป่ตู้象 ——在临界点 ， 汽液是以突变的形式相互转化。
c. 汽液两相模糊不清的现象—
三、加压前的准备：压力台抽油、使本体充 油。
a
7
实验步骤
四、测定承压玻璃管（毛细管）内CO2的质面 比常数K值：间接办法来确定CO2的比容。假定
承压玻璃管（毛细管）内径均匀一致，CO2的比容 与其高度成正比。（单位质量的物质所占有的容积 称为比容，用符号“V”表示。其数值是密度的倒数）
质面比常数
Km h0 A 0.00124
器供给的水套里的水温调节，
本 水套的恒温水由恒温浴供给。 体 CO2的压力由装在压力台
CO2临界状态观测及p-v-t关系的测定
实验二CO2临界状态观测及p-v-t关系的测定一、实验目的1. 观察CO2临界状态附近气液两相界限模糊的现象，测定临界状态参数，增强对临界状态的感性认识。
2. 观察汽液整体相变的现象。
3. 掌握用定温法测定CO2的p-v-t关系。
二、实验原理简单可压缩系统处于平衡态时，状态参数压力、温度和比容之间有确定关系，可表示为F（p，v，T）= 0 或v = f（p，T）保持温度不变，测定比容与压力的对应数值，就可得到等温线的数据。
在不同温度下对CO2气体进行压缩，将此过程画在p-v图上，可得到如图1所示的CO2p-v-t关系曲线。
当温度低于临界温度t c时，该CO2实际气体的等温线有气液相变的直线段。
随着温度的升高，相变过程的直线段逐渐缩短。
当温度增加到临界温度时，饱和液体和饱和气体之间的界限已完全消失，呈现出模糊状态，称为临界状态。
CO2的临界压力p c为7.38MPa ，临界温度t c为31.1℃。
在p-v图上，临界温度等温线在临界点上既是驻点，又是拐点。
临界温度以上的等温线也具有拐点，直到48.1℃才成为均匀的曲线。
图1 CO2的p-v-T 关系三、实验设备图2 实验装置系统1、压缩室本体2、活塞式压力计3、恒温器图3 压缩室本体示意图实验所用的设备和仪器仪表有压缩室本体1、活塞式压力计2、恒温器3、还有压力表和温度计等。
实验装置系统如图2所示。
气体的压力由活塞式压力计2的手轮来调节。
压缩气体时，缓缓转动手轮以提高油压。
气体的温度由恒温器3给水套供水而维持一定，并由水套内的温度计读出。
压缩气体的压缩室本体由一根预先刻度并封有CO 2气体的承压玻璃管和水银室组成，如图3所示。
承压玻璃管1插入水银室2中，之后，再打开玻璃管下口。
实验时，缓缓转动活塞式压力计2的手轮，逐渐增大压力油室3中的油压，使承压玻璃管中的水银面缓缓上升，压缩承压玻璃管内的CO 2气体。
CO 2气体的体积可由承压玻璃管上的刻度读出。
二氧化碳P-V-T关系测定及临界状态观测
实验一 二氧化碳P-V-T 关系测定及临界状态观测Experiment of CO 2一、实验目的1、解CO 2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CO 2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CO 2的p-v-T 关系，在p-v 图上画出低于临界温度（20=t ℃）、临界温度（1.31=t ℃）及高于临界温度（50=t ℃）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CO 2在低于临界温度时（=t 20℃、25℃及27℃）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CO 2的ct 、cp 、cv 等临界参数，并将实验所得的cv 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0),,(=T v p F（1） 或),(T v f p =（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。
CO 2的临界压力为bar p c 87.73=，临界温度为1.31=C t ℃。
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。
9.30=t ℃是恰好能压缩得到液体CO 2的最高温度。
二氧化碳临界状态观测及PVT关系测定实验
2020 4:50:42 AM04:50:422020/12/10
• 11、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。12/10/
谢 谢 大 家 2020 4:50 AM12/10/2020 4:50 AM20.12.1020.12.10
• 12、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。10-Dec-2010 December 202020.12.10
实验装置
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1 所示）。
图1. 试验台系统图
图2. 试验台本体
实验中，由压力台油缸送来 的压力油进入高压容器和玻 璃杯上半部，迫使水银进入 预先装由高纯度的CO2气 体的承压玻璃管（毛细管）， 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调节， 水套的恒温水由恒温浴供给。 CO2的压力由装在压力台 上的精密压力表读出（注意： 绝压=表压+大气压），温 度由插在恒温水套中的温度 计读出，比容由CO2柱的 高度除以质面比常数计算得 到。
二氧化碳临界状态观测及 PVT关系测定实验
学号： 专业：
实验原理
一、基本概念
纯物质的临界点表示汽液两相平衡共存的最高温 度（Tc）和最高压力（Pc）点。
纯物质所处的温度高于Tc，无论压力大小，都不 存在液相；压力高于Pc，无论温度高低，都不存 在汽相；同时高于Tc和Pc，则为临界区。
实验原理
实验步骤
七、测定高于临界温度（t=40℃）时的定温 线：将恒温水浴调至40℃，按上述方法和步骤测出临界
等温线
图3. CO2的PV等温线
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1、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。20.1 2.1020. 12.10Thursday, December 10, 2020
CO2临界状态观测以及PVT关系测试
专业：姓名：实验报告学号：日期：地址：课程名称： 化工专业实验指导老师：成绩： ________________实验名称： CO 2 临界状态观察及 PVT 关系测试实验种类：热力学实验同组学生姓名：一、实验目的和要求 二、实验内容和原理 三、主要仪器设施四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和办理六、实验结果与剖析七、议论、心得一、实验目的1．认识 CO 2临界状态的观察方法，增添对临界状态观点的感性认识；2．掌握 CO 2的 P-V-T 关系的测定方法。
学会用实验测定实质气体状态变化规律的方法和技巧； 3．加深对流体的凝固、汽化、饱和状态等热力学基本观点的理解； 4．掌握相关仪器的正确使用方法。
二、实验原理对简单可压缩热力系统，当工质处于均衡状态时，其状态参数P 、V 、 T 之间有：f(P 、 V 、 T)=0 或 T=f(P 、 V)（ 1）本实验就是依据（ 1），采纳定温方法来测定 CO 的 P-V 之间的关系，进而找出CO 的 P-V-T 的关系。
22装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早先装了2CO 气体的承压玻璃管， CO 2 被压缩。
压力经过压力台上的活塞杆的进、退来调理；温度由供应水夹套的超级恒温水浴调理 订 控制。
线实验中工质二氧化碳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，比容第一由承压玻璃管内 2CO 柱的高度来胸怀， 尔后再依据承压玻璃管内径平均， 截面积不变等条件换算得。
承压玻璃罐内 CO 的质量面积比常数 k 值的丈量方法：2因为充进承压玻璃管内的CO 质量不便丈量，而玻璃管内径或面积（A ）又不易测准，因此实验中是采2用间接手法来确立 CO 的比容。
以为 CO 的比容 V 与其高度是一种线性关系，详细以下：22a)已知 CO 液体在 20℃， 100atm 时的比容 V (20 C,100atm)3/ kg2b) 实测本试验台 CO 2在 20℃， 100atm 时的 CO 2 液柱高度h* （ m ）。
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实验报告
课程名称：___中级化学实验______指导老师：__王永尧_____成绩：__________________ 实验名称：_CO2的PVT 关系测定和临界状态观测_实验类型：______同组学生姓名：_______ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填）
一．实验目的
1.学习流体PVT 关系的实验测定方法，加深理解流体P-V 状态图和不同类型等温线的特征。
2.掌握实际气体液化的条件和气-液相变、饱和蒸气压的意义。
3.通过对CO 2临界现象的感性认识，理解临界点和超临界流体的重要意义。
4.学习活塞式压力计的正确使用。
二．实验原理
PVT 关系是物理化学研究的重要课题之一，总体上，PVT 关系可以通过三种方法得到：（1）直接实验测定，通过数据拟合参数得到状态方程（2）经验半经验方法，主要是建立在一定理论基础或物理意义的各种状态方程（3）理论推导。
对于物质的量确定的系统，当处于平衡状态时，其状态函数PVT 之间存在着一定的关系：f （P ，Vm ，T ）=0，该方程描述的物质状态图是以P 、Vm 、T 为坐标的立体曲面。
在不同温度下截取恒温剖面，相交曲线投影在P-Vm 平面上，可以得到由一组恒温线组成的P-Vm 图。
温度较高时，等温线是一条光滑曲线；温度较低时，等温线上有一水平线段，反映气-液相变化的特征，水平线段的两个端点分别代表互为共轭的饱和气体和饱和液体，随着温度升高，水平线段不断缩短，饱和气体线和饱和液体线最后汇于一点，即临界点（Critical point ）。
临界点的温度、压力和体积分别称临界温度T C 、临界压力P C 和临界体积V C ，是物质固有的特征参数。
温度低于T C 是气体液化的必要条件。
温度、压力高于临界点的流体称超临界流体。
试验台本体示意图见左图。
由于充进承压玻璃管内的CO 2质量和玻璃管截面积不便测量，实验中采用间接办法来确定CO 2的比体积。
假设CO 2的比体积V 与其高度呈线性关系。
已知CO 2液体在20℃，9.8MPa 时的比容V(293K ，
9.8MPa)=0.00117m 3
/Kg ，若实际测定在20℃，9.8MPa 时的CO 2液柱高度Δh(m)，则
K 即为玻璃管内CO 2的质面比常数。
所以，任意温度、压力下CO 2的比体积为：
式中：△h 0=h-h 0，其中h 为实验温度、压力下水银柱高度；h 0为承压玻璃管顶端刻度。
专业：_应用化学0701___ 姓名：__洪俊杰_______
学号：___3070601067____ 日期：__12.25_______ 地点：
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三．实验仪器和试剂
仪器：PVT关系测定实验装置1套，由活塞式压力计、超级恒温槽和试验台本体及其防护罩等几部分组成。
试剂：CO2工作物质；压力油。
四．实验步骤
1. 加压前的准备：
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）摇退活塞式压力计上的活塞螺杆，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）摇进活寒螺杆，使本体充油。
如此反复，直至压力表上有压力读数为止。
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。
2. 测定气－液相变等温线：
1）将超级恒温槽调定在t=10℃，并保持恒温。
2）压力记录从水夹套管上有刻度开始，当玻璃管内水银升起来后，应足够缓慢地摇进（退）活塞螺杆，以保证平衡。
3）平衡后，记录该温度下的压力与水银高度。
按照适当的压力间隔取h值，直至压力p=9.8MPa。
注意加压后CO2变化，仔细测试和观察CO2最初液化和完全液化时的压力和水银高度。
特别要注意饱和气体和饱和液体之间的变化以及液化、气化等现象。
4）重复测定t=20、25、27、29℃时的实验数据。
3、测定临界等温线和临界参数，并观察临界现象：
a）观察临界乳光现象：保持临界温度不变。
摇进活塞杆至压力达P C附近，然后突然摇退活塞杆（注意勿使实验本体晃动！）降压。
在此瞬间玻璃管内将出现圆锥状的乳白色的闪光现象。
这就是临界乳光现象。
这是由于CO2分子受重力场作用沿高度分布不均匀和光的散射所造成的。
可以反复几次，来观察这一现象。
b）整体相变现象：由于在临界点时，气化潜热等于零，饱和气体线和饱和液相线合于一点，所以这时气液的相互转变不像临界温度以下时那样逐渐积累、需要一定的时间且表现为渐变过程，这时当压力稍作变化时，气、液是以突变的形式相互转化。
c）气、液两相模糊不清现象：首先在压力等于7.64MPa附近，突然降压，CO2状态点由等温线沿绝热线降到液相区，管内CO2出现了明显的液面。
这就是说，如果这时管内的CO2是气体的话，那么，这种气体离液相区很接近，可以说是接近液态的气体；当我们在膨胀之后，突然压缩CO2时，这个液面又立即消失了。
这就告诉我们，这时CO2液体离气相区也是非常接近的，可以说是接近气态的液体。
这就是临界点附近饱和气、液相模糊不清现象。
4、测定高于临界温度时的等温线：调节温度t=35℃，t=45℃，记录数据。
五．数据记录和处理
室温：12.5℃大气压：102.80Kpa
根据20℃时的数据，算出K=12564.1kg·m-2
=2.63
h
表1 CO2等温测定P~V关系数据记录
续表1
根据表中数据作图
图1 CO 2的P~Vm 图
2
4
6
8
10
p /M P a
Vm/L·mol
-1
六、实验结果与讨论。
表2 CO 2的饱和蒸汽压数据
温度/℃ 10.0 20.0 25.0 27.0 29.0 P 实验值/Mpa 4.430 5.650 6.333 6.637 7.010 P 理论值/Mpa
/
5.730
6.432
6.734
7.129
误差分析：实验值都比理论值小，可能原因是平衡时间不够，在气压计不稳定的时候就读数，导致误差，还有可能是温度偏低，操作原因等。
表3 临界比体积Vc （m 3
·kg -1
）
Vc （文献值）
Vc （实验值）
Vc=RTc/Pc Vc=3RTc/8Pc 0.00216 0.00294
0.00339 0.00127
RE%=+36.11%，误差较大。
首先可能是临界温度控制不好，并导致了临界现象观测出现偏差，最后导致误差偏大。
比较表3中数据，显然实验值偏向理想气体数据，可能是温度偏高了。
七、心得与体会
临界点问题：由于恒温槽无法准确控温，也就无法达到理论上需要的31.1℃的温度，所以无法得到临界点的数据。
如果要观察到临界点现象，需要小心调节温度，不断重复测量数据和观察现象，但这样的工作会非常烦琐。
如果是要得到临界点的数据，在实验过程在要在小范围内得到大量数据，即小范围高密度的温度变化、小范围高密度的压力变化，但实验操作比较困难。