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

48511. Системное программное обеспечение 1.5 MB
  Расположение СПО в общей структуре ЭВМ Современная компьютерная система состоит из одного или нескольких процессоров оперативной памяти дисков клавиатуры монитора принтеров сетевого интерфейса и других устройств то есть является сложной комплексной системой. Обычно на этом уровне находятся внутренние регистры центрального процессора CPU Centrl Processing Unit и арифметико-логическое устройство. На каждом такте процессора из регистра выбирается один или два операнда которые обрабатываются в арифметико-логическом устройстве...
48513. ИСТОРИЯ ПОЛИТИЧЕСКИХ И ПРАВОВЫХ УЧЕНИЙ 702.5 KB
  Фрейд биологизирует уровни сознания личности вводя понятия оно я и сверх я. Существование личности человеческого сознания представляется ни чем иным как раскрытием сущности следовательно сущность первична и существованиевторично вариант идеализма. Психодинамика учение о реакциях сводится к тому что развитие индивидуума происходит в результате отделения стимулов от реакций кпониманию болезней как разных типов реакции личности отрицанию качественных различий между психикой здорового человека и психикой больного неврозом и...
48514. КОНСТРУКЦИЯ СУДОВЫХ ТУРБОМАШИН. ПРОТОЧНЫЕ ЧАСТИ ОСЕВЫХ ТУРБОМАШИН 731 KB
  Соплами называют направляющие лопатки активных ступеней. Часто фрезерованные сопловые лопатки 3 регулировочной ступени рис. Сопловые лопатки перегородки в таком кольце выполнены штампованными и залиты своими концами в чугунные наружную и внутреннюю обоймы.
48515. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ ОДНОМЕРНОГО УСТАНОВИВШЕГОСЯ ТЕЧЕНИЯ 525 KB
  В одномерном установившемся течении все параметры потока зависят только от одной пространственной переменной. Наиболее строго уравнения одномерного течения записываются для элементарной струи параметры газа в которой изменяются только от перехода от одного сечения к другому. Если параметры меняются в пределах поперечного сечения струи то в уравнения вводят их средние значения. В случае когда нет трения и отсутствуют потери скорости и другим параметрам часто приписывают индекс t и называют их теоретическими.
48516. УГОЛОВНОЕ ПРАВО 614.5 KB
  Размер наказания за приготовление к преступлению не может превышать половины а за покушение трех четвертей максимального срока наказания предусмотренного соответствующей статьей Особенной части за оконченное преступление ч. Следовательно при определении опасного рецидива учитываются те же показатели что и при формировании понятия рецидива а также вид назначенного наказания категории преступлений и число ранее совершенных преступлений. Рецидив признается особо опасным при совершении лицом: а умышленного преступления за которое оно...
48517. Средневековая, религиозно-христианская философия 53.04 KB
  Особенно Платоновское учение о сверхъестественных сущностях Аристотелевская концепция Бога как перводвиготеля всего сущего учение о форме как организующей силе и Аристотелевская концепция Логоса стоическая теория судьбы с предопределенностью Бытия человека. Вера в существование реальности Бессмертия Бога и при определенных условиях вера в бессмертие человека. А поскольку человек неизбежно вступает в отношения с Богом то и познание человека его сущности и его души отыскание истинного пути человека к Богу также входит в предмет и...
48518. Финансовый учет. Конспект лекций 2.88 MB
  ФИНАНСОВЫЙ УЧЕТ Конспект лекции Утверждено на заседании кафедры БУХГАЛТЕРСКОГО УЧЕТА Протокол № 13 от 20. Утверждено на заседании кафедры бухгалтерского учета. Финансовый учет. Излагаются основные вопросы учета денежных и расчетных операций предприятий; текущих и долгосрочных обязательств; собственного капитала и обеспечения обязательств; основных средств и нематериальных активов; инвестиций и прямых необоротных активов; запасов; труда и его оплаты; расходов основной деятельности и калькулирования себестоимости продукции; прочих...
48519. Органічні сполуки 291.2 KB
  Хімічні властивості: реакція горіння. CH4 O2 = CO2 H2O; при нагріванні метану до 1000С без доступу кисню відбувається реакція розкладу. CH4 = C H2; метан реагує з хлором відбувається реакція галогенування. реакція нітрування взаємодія з азотною кислотою.