chap2 流体的P-V-T关系化工热力学.ppt

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1、第二章流体的P-V-T关系2.1纯物质的P-V-T关系固体区液体区气体区临界点液固平衡线汽液平衡线超临界流体区（T>Tc和P>Pc）一.P-T图123C固相气相液相密流区一.P-T图1-2线汽固平衡线（升华线）2-c线汽液平衡线（汽化线）2-3线液固平衡线（熔化线）C点临界点，2点三相点PTc的区域，属气体P＝Pc,T＝Tc的区域，两相性质相同TcTPcPP>Pc,T>Tc的区域，密流区具有液体和气体的双重性质，密度同液体，溶解度大；粘度同气体，扩散系数大。AB二.P-V图

2、VPT1T2T3TcT4T5汽液两相区气液汽特性：汽液两相区的比容差随温度和压力的上升而减少，外延至ΔV=0点，可求得Pc,Vc和Tc.在单相区，等温线为光滑的曲线或直线；高于Tc的的等温线光滑，无转折点，低于Tc的的等温线有折点，由三部分组成。临界点处，等温线既是极值点又是拐点C三.P-V-T关系在单相区f(P,V,T)=0隐函数显函数V=V(P,T)P=P(V,T)T=T(P,V)全微分方程：容积膨胀系数等温压缩系数当温度和压力变化不大时，流体的容积膨胀系数和等温压缩系数可以看作常数，则有2.2气体的状态方程对1

3、mol物质f(P,V,T)=0对nmol物质f(P,V,T,n)=0理想气体状态方程（IdealGasEOS）PV=RT(1mol)在恒T下PV=const.ActualGas在恒T下PV=const.？答案：PVconst.300多种EOS一.维里方程（VirialEquation）(1901年，荷兰Leiden大学Onness)由图2-3知，气相区，等温线近似于双曲线，当P↑时，V↓1.方程的提出Onness提出：PV=a+bP+cP2+dP3+…….令式中b=aB’c=aC’d=aD’……上式：PV=a(1+B

4、’P+C’P2+D’P3+….)式中：a,B’,C’,D’……皆是T和物质的函数当p→0时，真实气体的行为→理想气体的行为IdealGas（1）分子间作用力小（2）分子本身体积小由维里方程式，当P→0时,PV=a由idealgasEOS,PV=RT由上述两个方程即可求出维里方程式中的a=RTPV=RT(1+B’P+C’P2+D’P3+……)Z=pV/RT=1+B’P+C’P2+D’P3+……压力形式Z=pV/RT=1+B/V+C/V2+D/V3+……体积形式维里系数＝f(物质，温度)理论基础：统计热力学B、B’——第

5、二维里系数，它表示对于一定量的真实气体，两个气体分子间作用所引起的真实气体与理想气体的偏差。C、C’——第三维里系数，它表示对于一定量的真实气体，两个气体分子间作用所引起的真实气体与理想气体的偏差。D、D’——……注意：B≠B’C≠C’D≠D’(近似式)2.两项维里方程维里方程式中,保留前两项,忽略掉第三项之后的所有项,得到:Z=PV/RT=1+B’PZ=PV/RT=1+B/V把这个式子代入用压力表示的两项维里方程中，就得到常用的两项维里方程。即：3.应用范围与条件：（1）用于气相PVT性质计算，对液相不能使用；（2

6、）T

7、。b—体积校正项。分子本身占有体积，分子自由活动空间减小由V变成V-b。在临界点处实际气体的等温线将范德华方程整理后得到：P（V-b）V2=RTV2-a（V-b）PV3-（bP+RT）V2+aV+ab=0由这个方程可以看出，当温度不变时，是一个关于V的三次方程，其解有三种情况:三个不等的实根。三个相等的实根一个实根，两个虚根PLDHVR-KEquation(1949年，RedlichandKwong)(1)R-KEq的一般形式：①R-KEquation中常数值不同于范德华方程中的a、b值，不能将二者混淆。在范德华方

8、程中，修正项为a/V2，没有考虑温度的影响在R-K方程中，修正项为，考虑了温度的影响。②R-KEquation中常数a、b值是物性常数，具有单位。(2-6)（2）便于计算机应用的形式式中A=ap/R2T2.5B=bp/RT迭代法先给yesNo（3）R-KEq的应用范围①适用于气体pVT性质计算②非极性、弱极性物质误差在2％左右，对于强极性物质误