化工热力学2.ppt

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1、第二章流体的p–V-T关系本章主要内容通过纯物质的p–V–T图、p–V图和p–T图，了解纯物质的p–V–T关系。掌握维里方程的几种形式及维里系数的物理意义。熟练运用二阶舍项的维里方程进行pVT计算。理解立方型状态方程的普遍特点。重点掌握RK方程一般形式和迭代形式的使用。熟练运用RK方程进行气体的pVT计算。掌握RKS和PR方程。并能运用RKS和PR方程进行纯流体的pVT计算。掌握偏心因子的概念。理解对比态原理的基本概念和简单对比态原理。熟练掌握三参数的对应状态原理和压缩因子图的使用。熟练运用普遍化状态方程式解决实际流体的pVT计算。初步了解液体的pVT关系。掌握混合物的pV

2、T关系。重点掌握kay规则、气体混合物的第二维里系数和立方型状态方程的混合规则。课前预习[2－1]．为什么要研究流体的pVT关系？[2－2]．理想气体的特征是什么？[2－3]．偏心因子的概念是什么？为什么要提出这个概念？它可以直接测量吗？[2－4]．纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸气的摩尔体积随着温度的升高而减小吗？[2－5]．同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸气的热力学性质均不同吗？[2－6]．常用的三参数的对应状态原理有哪几种？[2－7]．总结纯气体和纯液体pVT计算的异同。[2－8]．简述对应状态原理。[2－9]．如何理解混合规则？为什么要提出这

3、个概念？有哪些类型的混合规则？2.1纯物质的p–V–T关系2.1纯物质的p–V–T关系纯物质的p–V–T图C固液汽液汽固液纯物质的p–T图AB三相点纯物质的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）复习：临界温度、临界压力临界温度是指气体加压液化时所允许的最高温度临界压力是与临界温度对应的最低压力C点临界点，所对应的温度和压力是纯物质气液平衡的最高温度和最高压力点从A点到B点，即从液体到汽体。是渐变的过程，不存在突发的相变。超临界流体的性质非常特殊，既不同于液体，又不同于气体，它的密度接近于液体，而传递性质则接近于气体，可作

4、为特殊的萃取溶剂和反应介质。超临界分离技术和反应技术成为研究热点纯物质的p–V图纯物质的p–V图T

5、通过它计算不能直接从实验测得的其他热力学性质。要求：形式简单计算方便适用于不同极性及分子形状的化合物计算各种热力学性质时均有较高的精确度分类：（1）理想气体状态方程；（2）virial（维里）方程；（3）立方型状态方程；（4）多参数状态方程理想气体状态方程假设：理想气体状态方程是最简单的状态方程：作用：（1）在工程设计中，可以用理想气体状态方程进行近似估算。（2）它可以作为衡量真实气体状态方程是否正确的标准之一，当压力趋近于0或者体积趋于无穷时，任何真实气体状态方程都应还原为理想气体方程。分子的大小如同几何点分子间不存在相互作用力极低的压力下真实气体非常接近理想气体维里方程

6、基本概念：（1）“维里”（virial）这个词是从拉丁文演变而来的，它的原意是“力”的意思。（2）方程利用统计力学分析分子间的作用力，具有坚实的理论基础。方程形式：压力形式：体积形式：密度形式：维里系数：……分别称为第二、第三、第四……维里（virial）系数。对于特定的物质，它们是温度的函数。意义：从统计力学分析，它们具有确切的物理意义。第二virial系数表示两个分子碰撞或相互作用导致的与气体理想性的差异第三virial系数则反应三个分子碰撞或相互作用导致的与气体理想性的差异。关系：当方程取无穷级数时，不同形式的virial系数之间存在着下述关系：局限性：（1）原则上，

7、维里方程均应是无穷项。（2）高阶维里系数的数据有限，目前用统计力学计算尚不是很方便。维里系数目前，广泛使用是二阶舍项的维里方程二阶舍项的维里方程方程形式：使用情况：（1）当温度低于临界温度、压力不高于1.5MPa时，用二阶舍项的维里方程可以很精确地表示气体的p–V-T关系（2）当压力高于5.0MPa时，需要用更多阶的维里方程。（3）对第二维里系数，不但有较为丰富的实测的文献数据，而且还可能通过理论方法计算。维里方程意义（1）（2）（3）（4）高阶维里系数的缺乏限制了维里方程的使用范围。但绝不能忽略维里方程的理论价值