12574

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА

Лабораторная работа

Физика

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА Отчет по лабораторной работе № 1Т ВВЕДЕНИЕ Исследование критического состояния вещества необходимо не только с прикладной точки зрения но имеет и большое теоретическое значение. Особенности поведения вещества...

Русский

2013-05-02

342 KB

9 чел.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА

Отчет по лабораторной работе № 1Т

ВВЕДЕНИЕ

Исследование критического состояния вещества необходимо не только с прикладной точки зрения, но имеет и большое теоретическое значение. Особенности поведения вещества вблизи критической точки системы жидкость-пар определенным образом характеризуют структуру вещества и позволяют получить интересные сведения о силах межмолекулярного взаимодействия.

1. ТЕОРИЯ

1. Чем отличается жидкость от газа?

Газ, в отличии от жидкости, занимает весь предоставленный ему объем, а жидкость только принимает форму той части сосуда, в которой находится.

2. Зачем нужны критические параметры?

3.Сколько параметров однозначно описывают термодинамическую систему. Когда 2, когда больше?

Двух параметров достаточно, когда система изолирована, для открытых и адиабатных систем нужно минимум три или четыре параметра соответственно.

4. На диаграмме нарисовать двухфазное равновесное состояние.

5. Чем метастабильное состояние отличается от устойчивых и неустойчивых состояний? Простую механическую систему: устойчивую, неустойчивую, метастабильную.

6. Почему объем газа и объем жидкости должны быть равны при приближении к критической точке (по крайней мере вблизи критической точки).

2. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

На данной экспериментальной установке изучается метод определения критической температуры Тк давления Рк для СО2 по появлению и исчезновению мениска.

Камера высокого давления из углеродистой стали представляет собой термостатируемый параллелепипед размерами 130х130х110 мм с цилиндрическим объемом Ø50 мм и l = 50 мм. Разрез камеры вертикальной плоскостью дан на рис.1 Противоположные боковые грани корпуса камеры имеют гнезда для оправ 3 со смотровыми стеклами 4. В оправах стекла уплотняются через кольцевые прокладки гайками 5. В верхнюю грань камеры ввинчивается металлическая пробка 8 с капиллярами 9 (Ø2,5 мм) для термопар. В нижней грани камеры вставляется текстолитовая пробка 11, уплотняемая фланцем 12. Корпус камеры 1 имеет шесть вертикальных сквозных каналов 7 и два кольцевых 6. Рабочий объем камеры заполнен через один из каналов 10 очищенной двуокисью углерода.

Разрез рабочей камеры:

1- корпус камеры; 2- фланцы для уплотнения оправ со стеклами; 3- оправы; 4- стекла для наблюдения; 5- гайки уплотнения стекла; 6- кольцевые каналы; 7- вертикальные каналы; 8- пробка; 9- капилляры для ввода термопар в рабочий объем; 10- сверления для заполнения и прокачки рабочего объема; 11- текстолитовая пробка; 12- нижний фланец

Рис. 2.1

Предварительно откачанная через вентиль 10 (рис.2) камера заполняется (вентиль 3) жидкой углекислотой до такого уровня, чтобы исчезновение и появление мениска в критической точке происходило приблизительно в центре окна наблюдения. Используется двуокись углерода, очищенная в фильтре 4 с силикагелем и тканью Петрянова.

Термостатирование камеры осуществляется с помощью водяного термостата UI, теплоноситель из которого посредством насоса – мешалки 9 поступает в канал камеры 1. Температура термостатируемой жидкости контролируется термометром 7, регулируется и поддерживается постоянной контактным термометром 8, нагревателями термостата Н1–Н4 и охлаждением 6.

Общая схема установки:

1- рабочая камера; 2- манометр; 3- вентиль; 4- фильтр; 5- термостат UI; 6- охлаждение термостата; 7- контрольный термометр; 8- контактный термометр с магнитной головкой; 9- мотор мешалки; 10- вентиль для продувки или откачки рабочей жидкости; 11- термопары для измерения температур внутри рабочего объема t1 и t2 ; 12- сосуд Дьюара с тающим льдом; 13- многоточечный переключатель типа МГП-10М; 14- вольтметр универсальный В7-21; Ut1 и Ut2 – ЭДС термопар t1 и t2 , соответствующие температурам Т1 и Т2

Рис. 2.2

Давление в камере измеряется образцовым пружинным манометром МО класса 0,4 с верхним пределом измерения 100 кгс/см2 .

Для измерения температуры двуокиси углерода используются медь – константановые термопары 11 (Ø0,1 мм), помещенные на разных высотах внутри рабочей камеры 1. Горячие спаи термопар изолированы от внутренней поверхности капилляров, чтобы избежать возможных наводок в схеме измерения температуры. Холодные спаи помещены в сосуд Дьюара с тающим льдом 12. ЭДС термопар (Ut1,Ut2) измеряются универсальным вольтметром В7-21 (14) через многоточечный переключатель типа МГП-10М.

3. ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

Таблица 3.1

Экспериментальные значения критических параметров СО2

Год

Автор

Тк, оС

Т, оС

Рк, бар

р, бар

1882

Амага

31,35

0,01

73,9

0,1

1937

Михельс А., Блайссе, Михельс С.

31,04

0,01

73,82

0,01

1956

Венторф

31,04; 31,06

0,005

0,02

73,804

73,834

0,002

0,002

1960

Скрипов, Колпаков

31,0

0,1

74,2

0,5

                    Тк =  31,098  Рк =73,9116


Таблица 3.2

Запись опытных данных

Ри, кгс/см2

Ра, МПа

Ut1,мВ

Т1,оС

Ut2,мВ

Т2,оС

72

7.534916

1.135

31.304

1.137

31.1964

72.5

7.587241

1.149

31.6806

1.148

31.6268

73

7.639567

1.158

31.9227

1.158

31.8958

73.5

7.691893

1.171

32.2724

1.168

32.2993

74

7.744219

1.182

32.5683

1.179

32.5414

74.5

7.796545

1.194

32.8911

1.191

32.8642

75

7.84887

1.204

33.1601

1.201

33.1601

75.5

7.901196

1.217

33.5098

1.213

33.4829

76

7.953522

1.229

33.8326

1.228

33.6981

76.5

8.005848

1.239

34.1016

1.235

34.1285

77

8.058174

1.25

34.3975

1.247

34.3706

77.5

8.110499

1.261

34.6934

1.258

34.6934

78

8.162825

1.272

34.9893

1.269

34.9624

78.5

8.215151

1.283

35.2852

1.28

35.2314

79

8.267477

1.294

35.5811

1.291

35.5004

79.5

8.319803

1.305

35.877

1.302

35.7963

80

8.372128

1.315

36.146

1.311

36.0653

79.5

8.319803

1.303

35.8232

1.303

35.7963

79

8.267477

1.294

35.5811

1.292

35.5273

78.5

8.215151

1.284

35.3121

1.282

35.2583

78

8.162825

1.272

34.9893

1.271

34.9624

77.5

8.110499

1.262

34.7203

1.26

34.6665

77

8.058174

1.251

34.4244

1.25

34.3975

76.5

8.005848

1.24

34.1285

1.238

34.1285

76

7.953522

1.229

33.8326

1.227

33.8595

75.5

7.901196

1.218

33.5367

1.216

33.5367

75

7.84887

1.206

33.2139

1.205

33.2408

74.5

7.796545

1.194

32.8911

1.192

32.918

74

7.744219

1.183

32.5952

1.181

32.649

73.5

7.691893

1.171

32.2724

1.168

32.2186

73

7.639567

1.16

31.9765

1.157

31.8958

72.5

7.587241

1.147

31.6268

1.145

31.573

72

7.534916

1.134

31.2771

1.133

31.304


Ри, кгс/см2

Ра, МПа

Ut1,мВ

Т1,оС

Ut2,мВ

Т2,оС

72

7.534916

1.138

31.3847

1.137

31.3578

72.5

7.587241

1.145

31.573

1.148

31.6537

73

7.639567

1.158

31.9227

1.158

31.9227

73.5

7.691893

1.173

32.3262

1.168

32.1917

74

7.744219

1.182

32.5683

1.179

32.4876

74.5

7.796545

1.193

32.8642

1.191

32.8104

75

7.84887

1.203

33.1332

1.201

33.0794

75.5

7.901196

1.215

33.456

1.213

33.4022

76

7.953522

1.228

33.8057

1.228

33.8057

76.5

8.005848

1.24

34.1285

1.235

33.994

77

8.058174

1.25

34.3975

1.247

34.3168

77.5

8.110499

1.26

34.6665

1.258

34.6127

78

8.162825

1.273

35.0162

1.269

34.9086

78.5

8.215151

1.285

35.339

1.28

35.2045

79

8.267477

1.29

35.4735

1.291

35.5004

79.5

8.319803

1.302

35.7963

1.302

35.7963

80

8.372128

1.314

36.1191

1.311

36.0384

79.5

8.319803

1.302

35.7963

1.303

35.8232

79

8.267477

1.298

35.6887

1.292

35.5273

78.5

8.215151

1.283

35.2852

1.282

35.2583

78

8.162825

1.272

34.9893

1.271

34.9624

77.5

8.110499

1.261

34.6934

1.26

34.6665

77

8.058174

1.25

34.3975

1.25

34.3975

76.5

8.005848

1.238

34.0747

1.238

34.0747

76

7.953522

1.227

33.7788

1.227

33.7788

75.5

7.901196

1.216

33.4829

1.216

33.4829

75

7.84887

1.205

33.187

1.205

33.187

74.5

7.796545

1.194

32.8911

1.192

32.8373

74

7.744219

1.181

32.5414

1.181

32.5414

73.5

7.691893

1.17

32.2455

1.168

32.1917

73

7.639567

1.159

31.9496

1.157

31.8958

72.5

7.587241

1.146

31.5999

1.145

31.573

72

7.534916

1.136

31.3309

1.133

31.2502


Ри, кгс/см2

Ра, МПа

Ut1,мВ

Т1,оС

Ut2,мВ

Т2,оС

72

7.534916

1.129

31.2771

1.134

31.1426

72.5

7.587241

1.144

31.4116

1.139

31.5461

73

7.639567

1.155

31.7882

1.153

31.842

73.5

7.691893

1.169

32.1648

1.167

32.2186

74

7.744219

1.178

32.4069

1.176

32.4607

74.5

7.796545

1.189

32.7028

1.187

32.7566

75

7.84887

1.2

32.9718

1.197

33.0525

75.5

7.901196

1.212

33.2946

1.209

33.3753

76

7.953522

1.224

33.6712

1.223

33.6981

76.5

8.005848

1.236

33.9671

1.234

34.0209

77

8.058174

1.245

34.2361

1.244

34.263

77.5

8.110499

1.256

34.532

1.255

34.5589

78

8.162825

1.266

34.9086

1.269

34.8279

78.5

8.215151

1.276

35.2045

1.28

35.0969

79

8.267477

1.287

35.3659

1.286

35.3928

79.5

8.319803

1.298

35.7156

1.299

35.6887

80

8.372128

1.307

36.0115

1.31

35.9308

79.5

8.319803

1.297

35.6349

1.296

35.6618

79

8.267477

1.287

35.4466

1.289

35.3928

78.5

8.215151

1.276

35.1776

1.279

35.0969

78

8.162825

1.266

34.801

1.265

34.8279

77.5

8.110499

1.256

34.5051

1.254

34.5589

77

8.058174

1.246

34.2092

1.243

34.2899

76.5

8.005848

1.235

33.8864

1.231

33.994

76

7.953522

1.224

33.5905

1.22

33.6981

75.5

7.901196

1.212

33.2677

1.208

33.3753

75

7.84887

1.201

32.9987

1.198

33.0794

74.5

7.796545

1.189

32.7028

1.187

32.7566

74

7.744219

1.178

32.38

1.175

32.4607

73.5

7.691893

1.163

32.0572

1.163

32.0572

73

7.639567

1.15

31.7613

1.152

31.7075

72.5

7.587241

1.14

31.4385

1.14

31.4385

72

7.534916

1.131

31.1695

1.13

31.1964


Экспериментальная зависимость температуры от давления

Рис. 3

Таблица 3.3

Сводная таблица экспериментальных и расчетных данных

Источник

Рк, Мпа

р, Мпа

, Мпа

Тк, оС

т, оС

, оС

Экспериментальные данные

77,4421

0,05232

32,5145

0,7725

Среднее значение по данным различных авторов

73,9116

0,055

31,098

0,3

Значение по эмпирическим формулам

25,3355

Тs/0,648

ВЫВОД

В данной лабораторной работе мы провели измерение критических параметров СО2. Полученный экспериментальные данные совпадают в пределах погрешностей со средним значением по данным различных авторов.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

35446. ПСИХИАТР, ПСИХОТЕРАПЕВТ, ПСИХОЛОГ – WHO ЕСТЬ КТО 35.5 KB
  В тот день я подумал идя домой что одна из главных проблем всех заинтересованных в этом споре сторон определиться в терминах к примеру понятие параноидный для психиатра это не совсем то что вкладывает в него психолог и нет числа этим трудностям перевода. При этом все и психиатры и психологи занимаются психотерапией на вполне законных основаниях и порой небезуспешно Еще одна проблема илиили: двух мнений быть не может существует только единственно правильное учение и психотерапевт который его исповедует а все...
35447. СТРОЕНИЕ, РАЗВИТИЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ОТДЕЛОВ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ 15.49 KB
  В центре спинного мозга расположено серое вещество скопление нервных клеток нейронов окруженное белым веществом образованным нервными волокнами. Рефлексы мочеиспускания и дефекации рефлекторного набухания полового члена л иззержснчс семени у мужчины эрекция и ЭЯКУЛЯЦИЯ также связаны с функцией спинного мозга.Спинной мозг осуществляет и проводниковую функцию нервные волокна составляющие основную массу белого вещества образуют проводящее SjTH сииндаго мозга.Деятельность спинного мозга у человека в значительной подчинена координирующим...
35448. My Favourite Film Romeo and Juliet 14.76 KB
  And Ill try to tell you about this film. In the town of Verona there were two rich families, the Capulets and the Montagues. There was an old quarrel between those two families. One day Capulet made a great supper. At that supper Romeo saw Juliet and fell in love with her at ones.
35449. Gone with the wind. My Favourite Film 17.43 KB
  I don't like horror films nd I find them quite disgusting. Sometimes I my wtch police drm or historicl film but I'm not very keen on these types of films. Now let me tell you bout one of my fvourite films Gone with the wind by the novel by Mrgret Mitchell.
35450. Высшая нервная деятельность детей на протяжении первых 3 лет жизни 13.23 KB
  Высшая нервная деятельность детей раннего возраста характеризуется неуравновешенностью двух основных нервных процессов: процессы возбуждения преобладают над процессами торможения. В поведении детей много широко разлитых иррадиированных реакций. Поэтому нельзя требовать от детей быстрого прекращения начатого ими действия или выполнения какоголибо движения и быстрого переключения с одного действия на другое.
35451. Условные и безусловные рефлексы 10.8 KB
  Безусловные рефлексы природный запас готовых стереотипных реакций организма. Безусловные рефлексы одинаковы у всех особей одного вида. Условные рефлексы Но поведение высших животных и человека характеризуется не только врожденными т.
35452. Мотивация и емоции 10.94 KB
  На основании мотиваций формируется поведения ведущее к удовлетворению исходной потребности. Под эмоциями следует понимать определенное состояние организма человека и высших животных которое формируется под влиянием внешней или внутренней потребности или мысленного представления и сопровождается комплексом соматических и вегетативных сдвигов имеющих адаптационное значение. Таким образом эмоции следует рассматривать в качестве своеобразной приспособительной реакции которая формируется в процессе эволюции.
35453. Рост и развитие косной ткани 13.28 KB
  Можно выделить две различающиеся по происхождению группы костей. Большая часть костей нашего тела развивается на месте хряща. После этого продольный рост костей возможен в ограниченных пределах за счет суставного хряща покрывающего эпифизы на поверхности обращенной в полость сустава.Рост костей в толщину происходит по их поверхности.
35454. Двигательный режим учащихся и вред гиподинамии 14.08 KB
  Суточная двигательная активность детей может быть выражена в объеме естественных локомоций. Например у мальчиков 1415 лет по сравнению со школьниками 89 лет суточная двигательная активность увеличивается более чем на 35 а объем выполненной при этом работы на 160. Естественная суточная активность девочек ниже чем мальчиков. Девочки в меньшей мере проявляют двигательную активность самостоятельно и нуждаются в большей доле организованных форм физического воспитания.