Dieterici方程在CO2中的J-T效应.pdf

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1、第28卷第4期常熟理_Y-学院学报(自然科学)VO1．28NO．42014年7月Ju1．，2014JournalofChangshuInstituteTechnology(NaturalSciences)Dieterici方程在CO2中的J—T效应陈漓，莫小梅(百色学院a．物理与电子工程系；b．化学与生命科学系，广西百色533000)摘要：运用Dieterici状态方程讨论J_T效应，对J—T系数以Virial形式的Dieterici方程加以探讨，通过对CO实际气体等焓膨胀的J—T系数及转换温度与Dieterici理论值比较发现，CO实际

2、气体的J—T系数和转换温度与理论值偏差不大，基本能反映实际气体的焦耳一汤姆逊的各种基本关系，可应用于一般热力学的定性分析．关键词：Dieterici方程；CO；J—T系数；Virial方程；转换温度中图分类号：O414．1文献标识码：A文章编号：1008—2794(2014)04—0026—04节流膨胀产生的效应也称为J—T效应，J—T效应的研究对于低温制冷技术具有重要意义．对于气体的J—T效应，文献[1]运用vdW方程讨论CO气体J—T效应，只是在定性上符合．文献[2】用CO：气体分子模型讨论转换曲线，文献【3]运用Dieterici方

3、程讨论氮气的转换温度．本文我们以Dieterici状态方程讨论CO：气体的J—T效应，在定性的基础上进一步定量分析J—T系数和转换温度，并与实验值进行比较分析．1J-T系数气体经节流膨胀后的温度变化与压强变化的比值为节流膨胀系数，也称为J—T系数，通过节流膨胀实验可以测定J—T系数．J—T系数可以表示为r=(]，由于节流膨胀为等焓过程，运用热力学函数关系可以得到T(OV／OT)一VT——上式确立了J-T系数／．z，、定压比热容C和状态方程三者之间的关系．为了方便计算J—T系数的数值，在此引入压缩因子z，且V：ZRT。，代入(1)式可得P=

4、器()(2)。ieterici状态方程一般表示为p=()exp(一a)=z等代入上式整理后得到收稿日期：2014-02—25基金项目：广西高校科学技术研究项目“基于焦尔一汤姆逊效应CO气液固相变清洗SMT组件的研究”(2013YB244)；百色学院科研项目“CO：喷射清洗SMT组件的研究”(2011KB07)通讯联系人：陈漓，副教授，研究方向：热力学，E—mail：bschenli@163．com．第4期陈漓，莫小梅：Dieterici方程在CO中的J_T效应27z==)唧(一]．上式包含有Z因子Dieterici方程，为进一步推导出J_

5、T系数与温度和压强的关系，我们把上式按Virial~-lim—∞(Leiden型)形式进行展开，以，为变量得到：z()=1+Vi，其中c()：也口J以把含有Z于Dieterici方程以Virial方程另一种形式(Berlin型)展开，即以T、P为变量，得到：Foi-lZ7+Iz(r，p)=1+∑c⋯()‘p‘，其中c()=．一1I—1l：通过对Virial方程Leiden型和Berlin型展开式进行比较，可以得到Dieterici方程的一个等效的(Berlin型)Z表达式．l+(6一斋)+f一番f一+簖一I(一把上式代人(2)式，在低压或

6、中等压强情况下，对上式的压强高次项可进行截断，得到Dieterici气体计算J-T系数的关系式为=器(券)=+一+]㈦其中。：丁4R2T~+l，6：．、p分别为气体的临界温度和临界压强，如果以co：气体为研究对象，COz临界温度Tc=304．2K、临界压强P=7．376×10Pa，CO：气体的摩尔定压热容C的值来自文献【6】，运用Matlab软件对压强为P=1．013×10Pa，温度在220—550K区间的摩尔定压热容分析拟合得：C。=A+B+CT+DT+ET．系数A、B、C、D见表1．温度指数n可以分别取1，1．2，表1定压摩尔热容计算

7、常数表(标准差．s：0．0004613，相关系数尺：0．9999897)1．4，1．5，1．6等数值，代人(3)式可以AB×10C×10D×10。E×10“计算出在一定压强下COJ—T系数0．83496151928—2．074761767381．24425529722—2．174208315041．31935371339随温度变化的理论值(见表1)，，与CO：J—T系数的实验值相比较．CO：J—T系数的实验值引用文献[7]．由表2数据可以看出当n=1．5时，玎的实验值与Dieterici气体理论值平均误差为12．56％，总体吻合的较好．比

8、vdW气体理论值偏差更小．2转换温度和转换曲线由于J—T系数可正可负，当J-T系数等于零时，可以在压强和温度的关系图上绘制出一条曲线，即卜T效应的转换曲线，所得到的对应温度为转换温度．在等压状