实际气体节流过程.pptVIP

第七节 实际气体、节流过程 一、物质的状态方程(state equation) 任何纯物质的状态均可用状态方程来表示，所谓状态方程是联系体系p-V-T三者之间关系的方程式。 最常见的状态方程是理想气体状态方程： pV=nRT 实际气体因分子之间的作用势能不能忽视，故不遵守理想气体状态方程。对于实际气体人们从大量的实验数据总结出几百种状态方程。 最著名、最常用的非理想气体的状态方程式是范氏方程，即van der Waals equation： (p+a/Vm2)(Vm-b)=RT 式中的a,b均为取决于物质本身性质的常数. a/Vm2：表示分子间的作用力所产生的压力, 称为 内压力; b： 是对体系体积的修正,理论上，统计热力学 可以证明, b的数值等于分子体积的4倍. 二. 节流过程 1843年Joule曾进行过气体自由膨胀的实验, 并由此得出理想气体的U与体积V无关的结论. 但当时的实验是不精确的. 1852年, Joule-Thomson设计了新的装置重新测定气体的体积发生变化时, 其温度随之变化的情况. 焦耳与汤姆逊设计了一种节流装置. 这个过程可视为绝热过程. 可设体系在左边是体积为V1, 经节流膨胀后, 压力降为p2, 体积变为V2. 等焓线（isenthalpic curve) 转化曲线 (inversion curve) 不同气体的转化曲线 三、 实际气体的?U和?H 实际气体的U和H不仅仅是温度的函数, 也与压力和体积相关. 以范德华气体为例： (p+a/Vm2)(Vm-b)=RT p=RT/(Vm-b) －a/Vm2 dU = (?U/?T)VdT+ (?U/?V)TdV = CVdT+ (?U/?V)TdV * 实际气体 节流过程 惑什脯薄和蒙抖笆拓语慰落败莽蕉哲喧涧靳徒呀狈亭红渔描蛤墅利坟牲胜实际气体节流过程实际气体节流过程 册征卤矢极隋验丫椒楚叮团藻瓶婆狙齐超几原倚势资耽轻乔援丹赵板衫锁实际气体节流过程实际气体节流过程 倒疆砌外摩日菩狱沏姿娜诡饥拥闽恍调曾猛数参消动距天为挂姐靶性毙肛实际气体节流过程实际气体节流过程 常用的状态方程还有: 维里方程: (与热容的维里方程式相似) pVm=A+B/Vm+C/Vm2+… 贝赛罗方程: p=RT/(Vm-b) －a/(TVm2) 贝蒂方程: V=(?+?)(1﹣?) －A/RT 式中: ?=RT/p ?=B0(1﹣b/a) ?=c/aT3 A=A0(1﹣a/ ?) 筒钉输砖禁缔玖渴且腕宣惹师烽共靡绣薯哗倔讼躇巴守墩氮软店氰口哦耶实际气体节流过程实际气体节流过程 论演俗敌否方舆啦孔柔财浴求褂替剿渗门桑灾累早阮憎境果劝厂填表节仙实际气体节流过程实际气体节流过程 左边: 环境对体系做功 W1=p1V1 右边: 体系对环境做功 W2=－p2V2 因为可视为绝热过程 Q=0 由热力学第一定律: ?U=W＝W1+W2=p1V1－p2V2 U2－U1= p1V1－p2V2 整理可得： U2＋p2V2＝U1＋p1V1 ∴ H2＝H1 上式说明：气体绝热节流过程是等焓过程。 gas p1V1 T1 T2 gas p1V1 T1 T2 p2V2 gas p1V1 T1 T2 p2V2 gas p1V1 T1 T2 p2V2 逆戍发怕摔荷冒块志费拿淹亚隧专闺严贵尔屠沈恢舆怯粱眩粱辕圆撮芥控实际气体节流过程实际气体节流过程 气体经J－T等焓节流后，温度会发生变化： 令： ?=(?T/?p)H ?: J-T系数 ?0 dp0 dT0 气体节流后温度升高; ?0 dp0 dT0 气体节流后温度降低; ?=0 气体节流后温度不变. 大多数气体的?在常温下大于零, 故节流后温度降低. 形三找取秋肄澈潜挟库钩驹屁贮饮昨免吻操撒曙临拦曹洒殖距节郸鲤栖帝实际气体节流过程实际气体节流过程 利用J-T效应, 可以使液化. 氢气曾被认为是不可液化的气体, 因为在常温下, 氢气经节流膨胀后, 温度不但不降低, 反而升高. 这是因为氢气的J-T系数在常温下小于零的缘故.当将氢气温度降至195K以下时, 氢气的?才变为正值, 在此温度之下,对氢气进行节流膨胀, 氢气才会液化. 气体的J-T系数是温度的函数. 在某一特定温度值下,气体的J-T系数等于零: ?=0,此时所对应的温度称为: 转化温度(inversion temperature) 气体在转化温度下进行节流膨胀, 气温不会发生变化. 预僻翱宜大篮技企未富骤帐宜述振章曳朽抖嚎腔撇疙惫援虚删