化工热力学-第二章 流体的P-V-T关系-120.ppt

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1、1流体指除固体以外的流动相（气体、液体）的总称。均匀流体一般分为气体和液体两类。第二章流体的P-V-T关系2本章目的：1.流体的P-V-T关系可直接用于设计如：1）一定T、P下,ρ？Vm?2）管道直径的选取：d?流量3)储罐的承受压力：P?2.利用可测的热力学性质（P，V，T，CP）计算不可测的热力学性质（H，S，G，f,φ，a，γ）（将在第三、四章介绍）3本章要求：1.了解纯物质的P-T图和P-V图；2.正确熟练地应用R-K方程、两项Virial方程计算单组分气体的P-V-T关系；3.正确、熟练地应用三参数普遍化方法计算单组分气体的P-V-T关系;4.了解计算真实气

2、体混合物P-V-T关系的方法，并会进行计算。42.1纯物质的P-V-T性质2.2气体的状态方程式2.3对比态原理及其应用2.4真实气体混合物的PVT关系2.5液体的PVT关系第二章流体的P-V-T关系52.1纯物质的P-V-T性质流体的PVT数据是化工生产﹑工程设计和科学研究最为基本的数据，它们是化工热力学的基础数据。这些数据是可以直接测量的，但是众多的数据都做测量，那么必然既浪费时间又不经济，是否能够找出纯物质或者混合物的PVT数据，运用热力学的基础理论将这些数据加以关联，提出日益精确的计算方法？纯物质PVT行之间有何种数学关系？三维立体图2-1是典型的纯物质的PV

3、T关系图。6图2-1纯物质的P-V-T图7经过大量实验数据处理表明,纯物质的P-V-T之间实际上存在有这样的函数关系，即状态方程(EOS):82.1纯物质的P-V-T性质2.1.1P-T图2.1.2P-V图2.1.3P－V－T关系92.1.1P-T图c点：临界点(CriticalPoint)，该点表示纯物质汽-液两相能共存的最高温度Tc(临界温度)和最高压力Pc（临界压力）。在图中高于Tc和Pc、由虚线隔开的区域为密流区，密流区的流体称超临界流体或简称流体，在这区域流体的属性不同与气体也不同于液体，具有特殊的属性：密度接近液体，而传递性质则接近气体。10当P

4、Tc时，等温加压可变为流体，等压降温可液化，属于气体；当P=Pc,T=Tc时，两相性质相同；当P>Pc,T>Tc时，即处于密流区时，既不符合气体定义，也不符合液体定义，若A点（液相状态）变化到B点（汽相状态），这个过程是一个渐变的过程，没有明显的相变化。2.1.1P-T图112.1.2P-V图从图中看出纯物质P-V图有三个特点：⑴体系汽-液两相的V（比容）差随T和P的上升而减少，外延至ΔV=0点，求Pc,Tc,Vc。⑵在单相区，等温线为光滑的曲线或直线，高于Tc的等温线光滑无转折点；低于Tc的等温线有转折

5、点，由三部分组成。12⑶等温线在临界点处出现水平拐点，该点的一阶导数和二阶导数皆为零，2.1.2P-V图曲率：斜率：132.1.3PVT关系以上是将PVT性质两两分开进行讨论的，若将这三个性质合在一起用图表示，那么就需要用三维坐标才能体现出来。14对于纯物质而言，在单相区里，PVT三者之间存在着一定的函数关系，用数学式表示为(隐函数关系）:2.1.3PVT关系15显函数关系：将显函数求全微分，得到：16微分式中，每一项都具有一定的物理意义，并且都可通过实验测取。其中dT,dP：分别表示T和P的微小变化。表示在T不变时，V随P的变化量。表示在P不变时，V随T的变化量。1

6、7如果将上述偏微分量除以V，则得：代入偏微分式得：18当T和P变化不大时，流体的体积膨胀系数β和等温压缩系数K可看作常数，积分得：根据此式,可计算液体从一个状态变化到另一个状态时的体积变化。2.1.3PVT关系192.1纯物质的P-V-T性质2.2气体的状态方程式2.3对比态原理及其应用2.4真实气体混合物的PVT关系2.5液体的PVT关系第二章流体的P-V-T关系20对纯物质而言，在单相区里，PVT三者之间存在一定的函数关系，用数学式表示为(隐函数关系）：2.2气体的状态方程式对n摩尔物质:212.2.1理想气体状态方程2.2.2维里方程2.2.3立方型状态方程(两

7、常数)2.2.4多常数状态方程（精密型）2.2气体的状态方程式22是表达式2.2.1理想气体状态方程最简单的形式。23（1）理想气体(idealgas)的两个假设（2）掌握理想气体气体状态方程需明确的三个问题（3）理想气体状态方程的变型2.2.1理想气体状态方程24A.气体分子间无作用力。B.气体分子本身不占有体积。（1）理想气体的两个假设25A.理想气体本身是假设的，实际上不存在。但它是一切真实气体当P→0时可以接近的极限，因而该方程可以用来判断真实气体状态方程的正确程度，即真实气体状态方程在P→0时，应变为：（2）掌握理想气体气体状态方程需明确的