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

8 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

53641. Понятие информации. Характеристика информации 39.5 KB
  Итак тема нашего сегодняшнего урока Информация Кто-нибудь из вас может попробовать сказать мне что такое информация Ученики: выводят определение информации. А теперь давайте запишем определение информации научным языком. А сейчас мы с вами рассмотрим свойства информации.
53642. Компьютерная графика, комбинированный урок 42 KB
  Здравствуйте Отмечаю отсутствующих. Контроль знаний 10 минут Учитель: Сейчас у вас будет проверочная работа в виде теста. Все поняли задание Дети: Да Показываю презентацию дети отвечают на вопросы на каждый вопрос 1 минута Учитель: Теперь сдаем листочки. Учитель: Теперь открываем на рабочем столе документ txt вы видите 2 стихотворения.
53643. У порога и начало первой русской революции 1905-1907 гг 38 KB
  Эти события получили название первая русская революция. Что такое революция В чем она проявляется Дети понимают что им нужно узнать что же такое революция. Учитель предлагает ребятам рассказать как они понимают слово революция для более глубокого осмысления понятия а затем записать грамотное определение понятию революция. Итак ребята что нового мы узнали сегодня на уроке 1Узнали что в 19051907 гг в России произошла революция 2Опираясь на ранее изученный материл вспомнили что такое революция 3Поняли причины произошедшей...
53644. Мы рисуем осень 127.5 KB
  Тема урока: Мы рисуем осень Цель урока: создать условия для сознательного выбора учащимися применения ими выразительных средств для передачи характерных признаков разных периодов осени. Я нарисовал осень и вот что у меня получилось показывает рисунок. А я с ним не согласен я всё знаю Осенью всегда грязно холодно тоскливо всегда идёт дождь никакого настроения нет Ведь правда Учитель: В осени три месяца. Неужели они все одинаковые Осень называют капризным временем года и не случайно.
53645. Декоративно-прикладное искусство в жизни человека 69.08 KB
  Тема урока. Триединая цель урока: воспитание уважения к русским традициям через знакомство с символикой древних славян в ДПИ и применение знаний в практической работе Древо жизни Задачи. Формировать умение работать с бумагой технике вытынанки Тип урока: комбинированный урок Формы организации работы: Общеклассная и индивидуальная.
53646. В музеях хранятся картины. Натюрморт 37.5 KB
  Натюрморт. Сегодня мы как раз поговорим про натюрморт и выполним первые работы для вашего классного музея. Кто запомнил что такое натюрморт Это предметы объединённые одной темой. Если натюрморт чайный какие предметы будут входить в натюрморт Какие бывают натюрморты кто знает Слайд.
53647. Урок внеклассного чтения в 9 классе по рассказу Э. Хемингуэя «Кошка под дождём» 55 KB
  Структура урока Организационный момент Актуализация мотивация и целеполагание Слово учителя Беседа по тексту Итог урока Рефлексия Тип урока изучение и первичное закрепление нового материала. Ход урока. Структура урока Деятельность учителя Деятельность ученика Организационный момент 1 минута Приветствует учащихся рассаживает их по партам создает доброжелательную рабочую атмосферу проверяет готовность учащихся к работе и наличие у каждого ученика художественного текста.
53648. Стоимость источников заемного капитала, собственного капитала. Средневзвешенная стоимость капитала 32.5 KB
  Основными элементами заемного капитала являются ссуды банка и выпущенные предприятием облигации. Стоимость такого источника финансирования как банковские ссуды зависит в первую очередь от процентной ставки по кредиту.
53649. Художественная культура Античности 340.5 KB
  Ученики отвечают на вопросы Ученики вставляют пропущенные слова Ученики пишут современное значение крылатых выражений Ученики отгадывают загадки о древнегреческих богах Ученики отгадывают ребусы Ученики отвечают на вопросы Ученики вставляют пропущенные слова Ученики пишут современное значение крылатых выражений Ученики отгадывают загадки древнегреческих богах Ученики отгадывают ребусы 1 вариант Древнеримская культура Определите соответствие между древнегреческими и древнеримскими богами их функциями Зевс Марс 1 бог любви Арес...