空气分离基础知识

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1、空气分离基础知识1第一节物质的三态物质在一定条件下，可呈现出气态、液态和固态。简称物质的三态。1.1.1物质三态的变化物质三态的变化，可用分子运动论的基木概念来理解。分子自己的运动及相互碰撞使英产生可能的两种变化现象，一方面它倾向于分散，相隔尽可能更远些，即倾向于分布到尽可能大的体积内。同时由于分子间吸引力的存在，倾向于使分子互相靠近，即使分子紧集在尽可能小的体积内。上述两种相反的倾向，由哪一种倾向占优势，便决定了物质的状态,是气态、液态，还是固态。也就是说，分子力的作用将使分子聚集在一起，在空间形成某种规则的分布（通常叫有序排列），而分子的热运动将破坏这种冇序排列使分子分散开來。由于这种对立

2、因素在物体中所处的地位不同，就形成了三态。气态：在气体内分子热运动激烈，使物体的分散倾向占优势，表现出气体无限膨胀，可以充满所在的空间。使气体既无一定的体积，又无一定的形状。标准状态下，1升空气内含有2.7X1022个分子，每个分子的体积为15X10-24o这样，1升空气内所有分子体积（V）为：V=2.7xl022xl5X10-24=0.4(cm3)由上述计算可知：1升空气中，分子体积之和仅占1升的0・04%。而其余99.96%空间未被任何东西占有。由此可见，气态物质分子彼此间相距很远（和其分子体积相比而言）。不管容器的容积有多大，气休的分子都能在不停地运动下向容器的整个容积内扩散。气体在做无

3、规则运动时，不但口己互相碰撞，而且也与容器壁碰撞。气体分了与容器壁的多次碰撞，就使气体在容器壁上产生压力效应,即产生压力。液态：液休物质分子的分布较气体密。吸引力的作用较大，能使各分子之间保持较近的距离。使气体既无一定的体积，又无一定的形状。固态：当液体冷却变成固体时，分子运动速度降低，分子间的引力增大。固体内分子的平衡位置是一定的，分子只能在平衡位置附近振动。同时，分子间的吸引力很大，以至固体不但可以抵抗体积的改变，还可以有力地抵抗形态的改变一即具有一定的形状。1.1.2物质三态的区别综上所述，物质三态的区别如下：气态物质一一既没有固定的形状，又没有一定的体积。气休尽量无限制的膨胀，以充满整

4、个容器。液态物质一一具有一定的体积，但无固定的形状，其形状决定于容纳它的容器的形状。固态物质一一有固定的形状，并具有一定的体积。2物质由一种状态变成另一种状态的变化叫做相变。气化：物质在一定条件（温度、压力）下，由液体变为气体的过程。液体气化的方式有两种；蒸发、沸腾。蒸发：只在液体表面上进行气化过程。沸腾：在液体表面和液体内部同时进行的气化过程。液化：物质在一定条件下，由气体变为液体的过程。熔化：物质在一定条件下，由固体变为液体的过程。凝固：物质在一定条件下，由液体变为固体的过程。升华：物质在一定条件下，由固体直接变气体的过程。例如，冰和固体二氧化碳一干冰均可以升华。凝华：物质在一定条件下，由

5、气体直接变为固体的过程第二节理想气体和真实气体在空分装置中，其工质为气态物质，分子在不断地作热运动：移动、转动和振动，分子的数量是巨大的，运动是不规则的。因此，气体的性质是很复杂，很难找出其运动规律。为了便于分析，提出了理想气体这一概念。凡能满足以下三个条件的气体称为理想气体：1.分子本身的体积忽略不计；2.分子相互没有作用力；3.分子间不发生化学反应。理想气体虽然是一种实际上不存在的假想气体，但是在上述假设条件下，气体分子运动的规律就可大大简化，能得出简单的数学关系式。为区别理想气体把自然界中的实际气体叫做真实气体。真实气体在通常压力下,大多数符合理想气体的假设条件。例如O2.N2.H2等气

6、体均符合上述条件。1.2.1气体的基本状态参数描写物质的每一聚集状态下的特性的物理量，称为物质的状态参数。物质的每一状态都有确定数值的状态参数与其对应，只要有一个状态参数发生变化，就表示物质状态在改变。描写气体状态的基本参数是温度、压强和比容。1.温度，它表示物体冷热的程度。从分子运动论的观点看，温度是分子热运动平均动能的量度，温度愈高，分子的热运动平均动能就愈大，为了具体地确定分子运动的数值，在工程上常用的测温标尺有摄氏温标和热力学温标。摄氏温标规定在一个标准大气压下，冰的熔点为0度，水的沸点为100度，将它分成100等分，每一等分1度。用摄氏温度表示的温度叫做摄氏温度，量的符号t,单位名称

7、摄氏度，单位符号°C,低于冰点温度，用负值表示，例如在6at下，空气液化温度为-173°Co3两种温标的关糸是；T=273.15+(K),通常简化为T二273+t(K)t=T-273.15(°C)通常简化为t=T-273(°C)例如，在标准大气压下，冰的熔点为0°C即273Ko测量温度的仪器有水银温度计、钳电阻温度计、热电偶温度计等。仪表指示的温度常用。C,而工程计算屮常用K,为此应熟悉这两种温标