化工热力学_02流体的 p-V-T关系课件.ppt

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1、第二章流体的p-V-T关系学时:8(共4讲，第2-5讲)目的要求:(1)熟悉纯物质的p-V-T图及相图上的重要概念（重点）。(2)应用R-K方程、两相维里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)理解对比态原理及三参数对比态原理计算物性的方法，了解偏心因子对比态原理（重点）。第一节纯物质的p-V-T性质(第1讲，重点)物质的状态及性质的变化是由于温度、压力变化引起的，因此流体的p-V-T数据是化工生产、工程设计和科学研究最为基本的数据，是化工热力学的基础。(1

2、)可以通过p-V-T关系实现流体的P、V、T三者之间的互算(2)内能、焓、熵等数据需通过p-V-T关系推算而得p-V-T关系+Cp焓、熵理想功、损失功、有效能化工过程能量分析能量的有效利用(3)相平衡的研究离不开流体的p-V-T关系p-V-T关系混合物各组分的化学位、逸度系数相平衡性质物质分离物质的有效利用2.1.1纯物质的p-V-T三维立体图图2-1纯物质的P-V-T相图凝固时收缩凝固时膨胀固固液液液-汽汽气临界点三相线固-汽气临界点液-汽液固固-汽三相线汽图2-1-2p-V-T相图的投影图六线、六区、一点(1)在单相区，等温

3、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；(2)TTc,P>Pc，即处于超临界流体区时，不是气体，也不是液体。若A点（液相状

4、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。图2-1-3纯物质的P-T图临界点附近流体性质：补充1：超临界流体（SCF）萃取的原理利用压力和温度对超临界流体性质的影响。SCF的密度和液体相近，粘度高于气体但明显低于液体，扩散系数为液体的10-100倍，对物料有较强的溶解能力和较好的渗透性，可将物料中某些成分提取出来。SCF的密度和介电常数随体系的p而，极性，利用程序升压可将不同极性的成分分步提取。超临界CO2最为常用。例题：1.判断并说明理由（1）纯物质由蒸汽变为液体必须经过冷凝的相变化过程。（

5、2）纯物质的三相点随所处压力或温度的不同而改变。（3）指定温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，气体状态为过热蒸汽。（4）T温度下的过热蒸汽，压力P

6、相同；重叠；分开；饱和液相线；气液共存区；蒸汽压；沸点目的要求：（1）了解目前存在的状态方程的分类及应用条件。（2）用P、V、T数据中已知的两个参数求第三个参数；（教学重点）（3）用状态方程计算不能直接从实验测定的其它热力学性质；（4）用状态方程进行相平衡和化学反应平衡计算。（教学难点）第二节流体的状态方程（EquationofState）(第2讲，重点)2.2.1理想气体状态方程（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PV=nRT（2）理想气体状态方程应用注意事项：a:理想气体本身为假设的，实

7、际不存在。但它是一切真实气体当P趋于0时可以接近的极限，该方程可以用来判断真实气体状态方程的正确程度。c:应用时注意R当T(K),P(Pa),V(m3/mol)时，R=8.314J/mol.K当T(K),P(Pa),V(m3/kmol)时，R=8.314×103J/kmol.K（3）理想气体状态方程的变型b:低压下的气体（特别是难液化的N2、H2、CO、CH4等），在工程设计中，在几个大气压下，仍可按照理想气体状态方程计算P、V、T；而较易液化的气体，如NH3,CO2,C2H4等，在较低的压力下，也不能用理想气体状态方程计算。2

8、.2.2Virial（维里）方程维里方程利用统计热力学分析了分子间的作用力具有坚实的理论基础。微观上，第二维里系数（B或B’）反映两分子之间的相互作用，第三维里系数（C或C’）反映三分子之间的相互作用；宏观上，维里系数仅是温度的函数密度型压力型常用的舍项维里方程