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

37952. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МЕТАЛЛОВ 2.23 MB
  13 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 25 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МЕТАЛЛОВ Цель работы Изучение явления теплопроводности и определение коэффициентов теплопроводности чистых металлов и сплавов. Если в неравномерно нагретых жидкостях и газах тепловая энергия передается преимущественно за счет конвекции при которой происходит перемещение вещества между областями с различной температурой то в твердых телах тепло переносится только за счет теплопроводности. Распространение тепловой энергии путем теплопроводности обусловлено хаотическим...
37953. ИЗУЧЕНИЕ ВЗИМОСВЯЗИ ПАРМЕТРОВ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА И ГАЗОВЫХ ЗАКОНОВ 150.5 KB
  Экспериментальная проверка уравнения состояния идеального газа.13 лабораторная работа № 29 ИЗУЧЕНИЕ ВЗИМОСВЯЗИ ПАРМЕТРОВ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА И ГАЗОВЫХ ЗАКОНОВ Цель работы 1. Изучение взаимосвязи макропараметров определяющих состояние идеального газа. Экспериментальная проверка уравнения состояния идеального газа.
37954. Исследование электростатического поля и изображение его при помощи силовых линий и поверхностей равного потенциала 867.5 KB
  Исследование электростатического поля Цель работы Экспериментальное исследование электростатического поля и изображение его при помощи силовых линий и поверхностей равного потенциала. Напряженностью электрического поля называют силу действующую на единичный положительный пробный заряд. Если электрическое поле создается системой зарядов то напряженность поля в данной точке определяется по принципу суперпозиции...
37955. ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА 1.19 MB
  Электрическим током называют упорядоченное движение зарядов. Эти заряды называют носителями тока. Линия тока есть математическая линия, направление касательной которой в каждой точке совпадает с направлением скорости носителей тока. За положительное направление тока принято считать направление скорости положительно заряженных частиц.
37956. Девиантное поведение. Концепции девиантного поведения 17.59 KB
  Девиантное поведение – поведение, отклоняющееся от нормы; когда человек ведет себя не в соответствии с нормами и стандартами поведения, принятыми в данном обществе.
37958. Определение моментов инерции твердых тел методом трифилярного подвеса 318.5 KB
  Момент инерции.1] Список литературы Лабораторная работа № 1 Определение моментов инерции твердых тел методом трифилярного подвеса 1. Экспериментальное определение моментов инерции твердых тел. Момент инерции.
37959. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ МЕТОДОМ ТРИФИЛЯРНОГО ПОДВЕСА 284.5 KB
  ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ МЕТОДОМ ТРИФИЛЯРНОГО ПОДВЕСА 1. Цель работы Экспериментальное определение моментов инерции твердых тел. Момент инерции. Теорема Штейнера Моментом инерции материальной точки...
37960. ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ СОХРАНЕНИЯ МОМЕНТА ИМПУЛЬСА И ЭНЕРГИИ 160.54 KB
  Количественной мерой различных форм движения и взаимодействия материи является энергия. В соответствии с различными формами движения и взаимодействия материи различают виды энергии: механическую, тепловую, электромагнитную, ядерную и другие. Механическая энергия является мерой механического движения рассматриваемой системы, а также механического взаимодействия тел системы друг с другом и с внешними телами. Различают два вида механической энергии: кинетическую и потенциальную.