化工热力学第2章 流体的P-V-T性质.ppt

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1、Chapter2p-V-TRelationsandEquationofState(EOS)2.1引言introduce2.2纯物质的p-V-T相图phasegraph2.3状态方程（EOS）2.4立方型状态方程2.5多常数状态方程2.6对应态原理（CSP）2.7流体的饱和热力学性质2.8混合法则2.9状态方程体积根的求解Content2.1引言流体p-V-T是重要的热力学数据，广泛应用于工程中，并有广泛的积累；p、V、T数据容易实验测量；是认识p-V-T关系的基础；是建立EOS的基础；EOS是p-V-

2、T关系的解析形式，由此可以推算实验数据之外信息；EOS是反映体系特征的模型，对推算其它物性有重要的意义；EOS+CPig→理论上可计算所有的热力学性质。2.2纯物质的p-V-T相图通过AB的直线是三个两相平衡区的交界线，称为三相线，在三相线上，有固体的温度、压力，此状态下的纯物质处于汽-液-固三相平衡。P-V-T相图特征、相关概念单相区（V，G，L，S）两相共存区（V/L，L/S，G/S）饱和线过热蒸汽过冷液体三相线（V/L/S）临界点超临界流体（T>Tc和p>pc）纯物质的p-T图单相区两相平衡线（饱

3、和曲线）汽化曲线---t到c熔化曲线---升华曲线---趋向0K三相点(Tt,Pt)---纯物质和混合物临界点(Tc,Pc,Vc)---可以无相变化等容线临界等容线V=Vc、V>Vc、Vpc,T>Tc区域称为密流区密流区的流体称超临界流体或简称流体AB124TriplepointSupercriticalFluidFreezingMeltingBoilingsublimation纯物质的P-V

4、图单相区---气相平缓，液相陡峭两相区饱和线，饱和蒸汽压ps泡点、露点，泡点线（饱和液相线)露点线（饱和汽相线）等温线（T=Tc、T>Tc、T

5、⑵在单相区，等温线为光滑的曲线或直线，高于临界温度的等温线光滑无转折点；低于临界温度的等温线有转折点，由三部分组成。⑶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。斜率曲率例题1在一个刚性的容器中，装入了1mol的某一纯物质，容器的体积正好等于该物质的摩尔临界体积Vc。如果使其加热，并沿着例图2-1的P-T图中的1C2的途径变化（C是临界点）。请将该变化过程表示在p-V图上，并描述在加热过程中各点的状态和现象。思考：在其它条件不变的情况下，若容器的体积小于或大于Vc，加热过程的情况又将如

6、何？请将变化过程表示在P-V图和P-T图上。思考：在p-T图汽液平衡线上的某点的体积是可以变化的（V不确定）。在p-V图某点的p、T、V都是确定的34dddLGV在加热过程中1-C-2各点的状态和现象1-C-2，V=Vc等容线1→C：汽-液平衡，T↑→p↑→汽液比例变化；C点（临界点）：汽-液相同；C→2：超临界状态，汽液不分（均相）在加热过程中1-d-3各点的状态和现象1-d-3，等容线V≤Vc1→d：汽-液平衡，T↑→p↑→汽液比例变化（液多，汽少）；d点：最后一个气泡（泡点）d→3:T＜Tc时液相

7、；T＞Tc时，超临界状态（此时p＞pc），汽液不分（均相）在加热过程中1-d-4各点的状态和现象1-d-4，等容线V＞Vc1→d：汽-液平衡，T↑→p↑→汽液比例变化（液少，汽多）；d点：最后一个液滴（露点）d→4:T＜Tc时汽相（蒸气）；T≥Tc,p＜pc时，气体；T≥Tc,p＞pc时，超临界状态（此时p＞pc），汽液不分（均相）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f(p,V,T)=02.3状态方程(EquationofState,EOS)第一类立方型状态方程

8、(两常数)如VanderWaals、RK、SRK和PR等第二类多常数状态方程（精密型）如维里方程、BWR、MH等第三类理论型状态方程状态方程的形式：p=p（T，V）（2-3）V=V（T，p）（2-4）理想气体状态方程pV=nRT是表达式f(p,V,T)=0的最简单的形式（1）理想气体的两个假设：A.气体分子间无作用力B.气体分子本身不占有体积（2）掌握理想气体气体状态方程需明确的三个问题：A.理想气体本身是假设的，实际上是不存在的。但它是一