12579

Метод определения критической температуры Тк давления Рк для СО2 по появлению и исчезновению мениска

Домашняя работа

Физика

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 жидкостьпар определенным образом характеризуют структу

Русский

2013-05-02

106.06 KB

14 чел.

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. Критические параметры (определение).

Критические параметры – термодинамические параметры тела, находящегося в критическом состоянии. Критическое состояние - состояние двух равновесно сосуществующих фаз, при достижении которого фазы становятся тождественными по своим свойствам. Критическая температура чистых веществ может быть определена как максимальная температура, при которой жидкая и паровая фазы еще могут сосуществовать в равновесии. Давление паров при этой температуре называется критическим давлением и объем единицы массы вещества- критическим объемом.

2. Практическое применение критических параметров вещества.

Знание критических параметров вещества позволяет определять константы потенциала Леннарда-Джонса, описывающего взаимодействие молекул. В частности, Свехлой предложены соотношения, связывающие глубину потенциальной ямы ε и величину расстояния σ, при котором значение потенциала равно нулю с критическими параметрами вещества:

Эти выражения позволяют определять потенциальные параметры с точность 20-30%.


3. Как изобразить на рисунке 1.2 двухфазное равновесное состояние?

1-бинодаль

2-спинодаль

Внутри области, ограниченной бинодалью, обычно вещество находится в двухфазном состоянии жидкость - насыщенный пар. В области, заключенной внутри спинодали, вещество существует только в двухфазном состоянии.

4. Примеры механически устойчивого, метастабильного и неустойчивого состояния.

Устойчивое состояние – шарик в яме, неустойчивое – шарик на горке, метастабильное – шарик в ямке на горке.

5. Почему исчезновение мениска происходит в точности в середине камеры?

Исчезновение мениска происходит в точности посередине камеры, потому что она заполнена наполовину. На самом деле, для исчезновения мениска вовсе не обязательно наполнять ампулу строго определенным количеством жидкости. Исчезновение мениска наблюдается при любом количестве жидкости в ампуле, если только оно не очень сильно отклоняется от того количества, «которое требуется». Дело в том, что сжимаемость вещества в критической точке бесконечно велика:

Поэтому в критической точке и в ее окрестности вещество внизу ампулы должно заметно уплотняться под действием собственного веса, а вверху становиться менее плотным. Благодаря сильному изменению плотности вещества с высотой при критической температуре в ампуле может находиться в критическом состоянии (т. е. иметь еще и критическую плотность) только бесконечно тонкий слой вещества. В этом слое и происходит исчезновение мениска. Таким образом, получается совсем не жесткое требование, которое следует предъявлять к количеству налитой жидкости. Для применимости метода исчезновения мениска требуется только, чтобы упомянутый выше бесконечно тонкий слой вещества не выходил за пределы ампулы.

6. Скорость звука в критической точке.

Скорость звука можно найти по формуле: ,

 – адиабатическая сжимаемость, которая, в свою очередь определяется выражением:

В критической точке

Производная обратной функции равна обратной величине производной данной функции, следовательно  и W = 0.

7. Абсолютное и избыточное давления (различия).

Абсолютное давление – величина, измеренная относительно давления равного абсолютному нулю. Другими словами давление относительно абсолютного вакуума. Избыточное давление имеет место в том случае, если имеется положительная разность между измеряемым давлением и барометрическим. То есть избыточное давление - это величина, на которую измеряемое давлением больше барометрического. Для измерения этого вида давления используют манометр. Барометрическое давление — это абсолютное давление земной атмосферы.

8. Термопара.

 Схемы включения термопары в измерительную цепь: а — измерительный прибор 1 подключен соединительными проводами 2 к концам термоэлектродов 3 и 4; б — в разрыв термоэлектрода 4; T1, Т2 — температура «горячего» и «холодного» контактов (спаев) термопары.

Термопара (термоэлектрический преобразователь температуры) – термоэлемент, применяемый в измерительных и преобразовательных устройствах, а также в системах автоматизации. Для измерения температуры с помощью термопары, одно место соединения (называемое рабочим спаем) помещают в среду, температуру которой необходимо измерить, а температуру двух других мест соединения (мест соединения с измерительным прибором, называемых холодными спаями) измеряют с помощью других приборов и методов (например, с помощью термосопротивлений). Лед нужен для того чтобы концы соединений находились при разных температурах.

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.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

35796. Метод проектів на уроках трудового навчання (обслуговуюча праця) 461 KB
  Проектна технологія — практика особистісно зорієнтованого трудового навчання в процесі конкретної навчально-трудової діяльності учня, на основі його вільного вибору та з урахуванням інтересів. У свідомості учня це має такий вигляд: «Я знаю, для чого мені потрібно все, що я пізнаю, і де я можу ці знання застосувати». Для педагога це прагнення знайти розумний баланс між академічними і прагматичними знаннями, уміннями та навичками.
35797. ”Садово-городній інвентар” Прилад для виготовлення живильних горщиків 565.5 KB
  КОНСТРУКТОРСЬКИЙ ЕТАП Розробка конструкції прилада для виготовлення живильних горщиків. 8 Технологія виготовлення виробу ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЕТАП ЗАКЛЮЧНИЙ ЕТАП. Метою проекту є створення приладу для виготовлення живильних горщиків який здатен задовольнити попит найвибагливіших споживачів.
35799. Садово-огородній інвентар 9.92 MB
  ОРГАНІЗАЦІЙЙНО-ПІДГОТОВЧИЙ ЕТАП Крапельне зрошення: історія і сьогодення Популярність цього методу зростає а разом з цим виникають нові запитання зацікавлені читачі прагнуть більш повного детального розгляду цієї технології. Винахідник крапельного зрошення О. Перші досліди із крапельним зрошенням к. Проте обмеженість водних ресурсів непридатність інших методів зрошення через високу мінералізацію води в цій країні змусили науковців âземлі обітованоїâ подолати цю проблему і вже в 60ті роки було запатентовано першу систему...
35800. Творчий проект на тему: “Вишивка у інтер’єрі” 371 KB
  Обґрунтування виробу кращої ідеї для реалізації проекту на основі проведених досліджень. Створення клаузори виробу. Визначення отриманої технології виготовленого виробу. Складання технологічної картки виготовлення виробу.
35801. Виготовлення сумки. Творчий проект 1.94 MB
  Виходячи з призначення проектованого виробу та його особливостей сумка повинна мати естетичний вигляд матеріали повинні бути екологічно чисті та нешкідливі як для дорослих та і для дітей.3 Вимоги до конструкції виробу Речі з яких виготовляється сумка повинні забезпечувати безпечність при користуванні.3 Підбір та аналіз матеріалів для виготовлення виробу.
35802. Виготовлення підсвічника. Творчий проект 269.5 KB
  Види будова і властивості деревини Деревина це матеріал одержуваний зі зрубаного і очищеного від кори й галузей стовбура дерева. Навесні клітки дерева менш щільні й міцні рання деревина чим улітку й восени пізня деревина; крім того перші більше світлого кольору. Спелодревесние: ялина ялиця червоний бук липа; у цих дерев деревина не ділиться на ядро і заболонь але внутрішні шари більш міцні і стиглі як і у ядерна порода. Чим більше щільність тим деревина міцніше важче і твердіше але тим складніше її обробка.
35803. Творчий проект на виготовлення декоративної шкатулки 324.5 KB
  Під час вивчення народних традицій та народних промислів виникла думка про виготовлення шкатулки. Естетичний вигляд шкатулки підкреслить будьякий інтер'єр. Запропоновано три варіанта декоративної шкатулки різних конфігурацій та різними способами їх оздоблення.