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

74228. Свойства полупроводников 583 KB
  Дискретные моноэнергетические уровни атомов составляющие твердое тело расщепляются в энергетические зоны. Наибольшее значение для электронных свойств твердых тел имеют верхняя и следующая за ней разрешенные зоны энергий. И наконец если ширина запрещенной зоны Eg лежит в диапазоне...
74229. Концентрация электронов и дырок в собственном полупроводнике 753.5 KB
  Напомним что значком ni принято обозначать концентрацию собственных носителей заряда в зоне проводимости и в валентной зоне. концентрация собственных носителей определяется в основном температурой и шириной запрещенной зоны полупроводника...
74230. Р-п переход. Образование и зонная диаграмма р-n перехода 1.57 MB
  Образование и зонная диаграмма рn перехода Электронно-дырочным или pn переходом называют контакт двух полупроводников одного вида с различными типами проводимости электронным и дырочным. Классическим примером pn перехода являются: nSi – pSi nGe – pGe.8 приведены зонные диаграммы иллюстрирующие этапы формирования электронно-дырочного перехода...
74231. Контакт металл – полупроводник. Барьер Шоттки 1.2 MB
  В зависимости от этих соотношений в области контакта могут реализоваться три состояния. Второе состояние соответствует условию обогащения приповерхностной области полупроводника дырками в pтипе и электронами в nтипе в этом случае реализуется омический контакт. И наконец в третьем состоянии приповерхностная область полупроводника обеднена основными носителями в этом случае в области контакта со стороны полупроводника формируется область пространственного заряда ионизованных доноров или акцепторов и реализуется блокирующий контакт или...
74232. Полупроводниковые диоды. Характеристики идеального диода на основе pn перехода 1.29 MB
  В зависимости от внутренней структуры типа количества и уровня легирования внутренних элементов диода и вольтамперной характеристики свойства полупроводниковых диодов бывают различными. Характеристики идеального диода на основе pn перехода Основу выпрямительного диода составляет обычный электроннодырочный переход. Как было показано в главе 2 вольтамперная характеристика такого диода имеет ярко выраженную нелинейность приведенную на рисунке 4. В прямом смещении ток диода инжекционный большой по величине и представляет собой...
74233. Аналитическая модель p – n – перехода Разновидности диодов 1.94 MB
  Варикапы Зависимость барьерной емкости СБ от приложенного обратного напряжения VG используется для приборной реализации. Функциональная зависимость емкости варикапа от напряжения определяется профилем легирования базы варикапа. В случае однородного легирования емкость обратно пропорциональна корню из приложенного напряжения VG. Задавая профиль легирования в базе варикапа NDx можно получить различные зависимости емкости варикапа от напряжения CVG – линейно убывающие экспоненциально убывающие.
74234. Развитие феодальной экономики в Западной Европе в средние века 61 KB
  Расцвет феодализма в странах Западной Европы отмеченный экономическим подъемом основанным на внутренней колонизации – освоении новых земель увеличении сбора сельскохозяйственных культур развитии животноводства; возрождении городов превратившихся в центры ремесленного производства и торговли. Развитие товарного производства и товарноденежных отношений сопровождалось коммутацией ренты появлением ярмарок кредитного дела банков. Расширялись товарноденежные отношения уничтожалась личная зависимость крестьян начался процесс...
74235. Становление индустриальной цивилизации. 68.5 KB
  Большую роль в разложении феодализма и генезисе буржуазных отношений сыграли географические открытия конца XV– середины XVII в. – середина XVI в.; португальские плавания к Индии и берегам Восточной Азии начиная с экспедиции Васко де Гама; испанские тихоокеанские экспедиции XVI в. Период русских и голландских открытий середина XVI – середина XVII в.
74236. ПЕРВОБЫТНОЕ ХОЗЯЙСТВО: ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ, ЧЕРТЫ И ОСОБЕННОСТИ 54 KB
  В соответствии с ней история человечества делится на три больших этапа в зависимости от материала из которого изготовлялись орудия труда: каменный век: 3 млн лет тому назад – конец III тысячелетия до н. Вовторых основой производственных отношений первобытного строя была коллективная общинная собственность на орудия труда и средства производства характеризовавшаяся низким уровнем и медленными темпами развития производительных сил уравнительным распределением материальных благ. Важнейшей чертой отличающей человека от животного является...