化工熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)第1頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一實(shí)驗(yàn)一

二氧化碳臨界狀態(tài)觀測及p-v-t關(guān)系測定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解CO2臨界狀態(tài)的觀測方法，增加對臨界狀態(tài)概念的感性認(rèn)識。2.加深對課堂所講工質(zhì)的熱力狀態(tài)、凝結(jié)、汽化、飽和狀態(tài)等基本概念的理解。第2頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一3.掌握CO2的p-v-t關(guān)系的測定方法，學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)測定實(shí)際氣體狀態(tài)變化規(guī)律的方法和技巧。4.學(xué)會(huì)活塞式壓力計(jì)、恒溫器等部分熱工儀器的正確使用方法。第3頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.測定CO2的p-v-t關(guān)系。在p-v坐標(biāo)圖中繪出低于臨界溫度(t=20℃)、臨界溫度(t=31.1℃)和高于臨界溫度(t=40℃)的三條等溫曲線，并與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)曲線及理論計(jì)算值相比較，并分析差異原因。2.測定CO2在低于臨界溫度時(shí)，飽和溫度與飽和壓力之間的對應(yīng)關(guān)系。第4頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一3.觀測臨界狀態(tài)(1)臨界狀態(tài)時(shí)近汽液兩相模糊的現(xiàn)象。(2)汽液整體相變現(xiàn)象。(3)測定的CO2的tc,pc,vc等臨界參數(shù)，并將實(shí)驗(yàn)所得的vc值與理想氣體狀態(tài)方程和范德瓦爾方程的理論值相比較，簡述其差異原因。第5頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一第6頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及原理第7頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一對簡單可壓縮熱力系統(tǒng)，當(dāng)工質(zhì)處于平衡狀態(tài)時(shí)，其狀態(tài)參效p、v、t之間有：F(p,v,t)=0或t=f(p,v)（1）本試驗(yàn)就是根據(jù)式（1），采用定溫方法來測定CO2p-v之間的關(guān)系，從而找出CO2的p-v-t的關(guān)系。第8頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一四、實(shí)驗(yàn)步驟1.裝好實(shí)驗(yàn)設(shè)備，開啟試驗(yàn)臺本體上的日光燈2.使用恒溫器調(diào)定溫度3.加壓前的準(zhǔn)備4.做好實(shí)驗(yàn)的原始記錄5.測定低于臨界溫度t=20℃時(shí)的定溫線6.測定臨界等溫線t=31.1℃和臨界參數(shù)，觀察臨界現(xiàn)象7.測定高于臨界溫度t=40℃時(shí)的等溫線第9頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一五、數(shù)據(jù)處理1計(jì)算儀器常數(shù)由于充進(jìn)承壓玻璃管內(nèi)的CO2質(zhì)量不便測量，而玻璃管內(nèi)徑或界面（A）又不易測準(zhǔn)，因而實(shí)驗(yàn)中采用間接辦法來確定CO2的比容，認(rèn)為CO2的比容ν與其高度是一種線性關(guān)系。具體如下：1)已知CO2液體在20℃，9.8MPa時(shí)的比容ν（20℃，9.8MPa）=0.00117m3/kg第10頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一2）如前操作實(shí)地測出本試驗(yàn)臺CO2在20℃，9.8MPa時(shí)的CO2液柱高度Δh*(m)，（注意玻璃水套上刻度的標(biāo)記方法）3）由1)可知υ(20℃,9.8MPa)==0.00117m3/kg第11頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一那么任意溫度，壓力下CO2的比容為式中，將測得的數(shù)據(jù)整理成表，并在p-v圖上作出等溫線第12頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一2應(yīng)用RK方程進(jìn)行體積數(shù)據(jù)推算，并與相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)值比較臨界溫度以下取氣相與液相各一值，其它每個(gè)溫度一值第13頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.簡述實(shí)驗(yàn)原理及過程。2.各種數(shù)據(jù)的原始記錄。3.計(jì)算及在p-v圖上畫出等溫線。4.將實(shí)驗(yàn)測得的飽和溫度與飽和壓力的對應(yīng)與有關(guān)資料上數(shù)據(jù)進(jìn)行比較5.將實(shí)驗(yàn)測得的臨界比容vc與理論計(jì)算值比較其差異及原因。RK方程比較。6.實(shí)驗(yàn)討論。第14頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一實(shí)驗(yàn)二

二元汽液平衡數(shù)據(jù)的測定

循環(huán)釜原理示意圖A—蒸餾瓶B—接收瓶一、原理第15頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，每一組分在各相中的化學(xué)位相等，即逸度相等。對于二元兩相平衡，其熱力學(xué)基本關(guān)系式為：常壓下，汽相可視為理想氣體，則第16頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一第17頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一二實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測定常壓下乙醇（1）－水（2）二元汽液平衡數(shù)據(jù)2通過實(shí)驗(yàn)了解汽液平衡釜的構(gòu)造，掌握二元汽液平衡數(shù)據(jù)的測定方法和技能。3繪制汽液平衡相圖。第18頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一三實(shí)驗(yàn)裝置第19頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一

四實(shí)驗(yàn)步驟1.加料：從加料口加入25-30毫升乙醇和水，組成約為0.1，0.3，0.5，0.7，檢查氣密性，然后開冷卻水。2.觀察大氣壓,將100毫升針筒與系統(tǒng)相連，控制系統(tǒng)壓力為101.325kPa。3.加熱：接通電源，調(diào)節(jié)變壓器，緩慢升溫加熱至釜液沸騰。4.調(diào)節(jié)阿貝折光儀的循環(huán)水溫至25度第20頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一5.取樣；觀察平衡釜內(nèi)的沸騰情況，冷凝回流液控制在每秒2～3滴，穩(wěn)定地回流約20分鐘，以建立平衡狀態(tài)。記下平衡溫度，用取樣器同時(shí)取氣液兩相樣品。（為保證樣品準(zhǔn)確，取樣時(shí)用取樣器抽洗2～3次后再測）6.分析：將取下的樣品用阿貝折光儀測定其折光指數(shù)，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線圖查x,y的值；或采用氣相色譜分析檢測第21頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一7.取樣后，改變釜內(nèi)的組成，重復(fù)上述步驟，進(jìn)行第二組數(shù)據(jù)的測定，要求每組至少測四組平衡數(shù)據(jù)。8.實(shí)驗(yàn)結(jié)束，先把變壓器的電壓逐漸調(diào)到零，關(guān)閉其開關(guān)，切斷折光儀和恒溫槽的電源，釜內(nèi)溫度降低，關(guān)冷卻水，整理好實(shí)驗(yàn)儀器試驗(yàn)臺。第22頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一五、數(shù)據(jù)處理1繪出折光率-組成標(biāo)準(zhǔn)曲線2將實(shí)驗(yàn)測得的平衡數(shù)據(jù)以表格形式列出3計(jì)算出活度系數(shù)4由附錄標(biāo)準(zhǔn)值繪制T—x—y圖5將實(shí)驗(yàn)值標(biāo)在圖中，比較偏差，分析原因。第23頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一實(shí)驗(yàn)三

三元液液平衡數(shù)據(jù)的測定一、原理液液平衡準(zhǔn)則第24頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一二實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．測定醋酸—水—醋酸乙烯在25℃下的液液平衡數(shù)據(jù)2．用醋酸—水、醋酸—醋酸乙烯兩對二元系的汽液平衡數(shù)據(jù)以及醋酸乙烯—水二元系的液液平衡數(shù)據(jù)，求得的活度系數(shù)關(guān)聯(lián)式常數(shù)，以計(jì)算三元液液平衡結(jié)線的推算值，與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較；3．通過實(shí)驗(yàn)了解測定方法，掌握實(shí)驗(yàn)技能，學(xué)會(huì)三角形相圖的繪制。第25頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)理論數(shù)值醋酸-水-醋酸乙烯溶解度曲線第26頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一第27頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一三實(shí)驗(yàn)裝置第28頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一

四實(shí)驗(yàn)步驟1．測定溶解度曲線將恒溫水浴的溫度調(diào)至25℃，根據(jù)相圖，配制30%醋酸—醋酸乙烯二元溶液約20g，恒溫15min，然后用已稱重的針筒緩慢滴入水不斷搖動(dòng)，仔細(xì)觀察濁點(diǎn)出現(xiàn)，達(dá)濁點(diǎn)后將針筒拔出稱重，減量法求出加樣量，計(jì)算各組分的組成。滴加醋酸使溶液澄清，恒溫15min，再加水至第二濁點(diǎn)，同上計(jì)算組成。第29頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一2．測定平衡結(jié)線根據(jù)相圖，配制在部分互溶區(qū)的三元溶液HAc30%,VAc40%,H2O30%約60g，預(yù)先計(jì)算好各組分的重量，用分析天平減量法稱取醋酸、水、醋酸乙烯重量，分別加入平衡釜中，計(jì)算出三元溶液的濃度。將此盛有部分互溶液體的裝置調(diào)節(jié)至25℃恒溫，用電磁攪拌20min，靜止恒溫10—15min，使其溶液分層達(dá)到平衡。第30頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一將已靜止分層的液體用針筒分別取油層及水層，利用酸堿中和法分析其中的醋酸含量．由溶解度曲線查出另一組成，于是就可算出第三組分的組成。取HAc25%,