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

16 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

63320. Відображення в обліку торговельних та обмінних валютних операцій 67 KB
  За дорученням клієнта: Ведення валютних рахунків клієнта; Купівляпродаж валюти для клієнтів. до валютнообмінних операцій банків з іноземною валютою і дорожніми та іноземними чеками належать: купівля у фізичних осібрезидентів і нерезидентів готівкової іноземної валюти за готівкові гривні
63321. Специфика жанра «антиутопия» в современном литературоведении 67.5 KB
  Жанр утопия как предпосылки возникновения жанра антиутопия. Антиутопия как жанр современного литературоведения. Русская литературная антиутопия.
63322. Школа «черного юмора» как течение постмодернизма в современной американской литературе. Представители и их достижения 28.46 KB
  Цели: ознакомить студентов с особенностью эстетики постмодернисткой школы черного юмора расцветом американского абсурдизма 60х годов получить представление о ярких представителях школы. развивать желание творчески мыслить узнавать новое углубить и закрепить знания Ход...
63324. Новий час. Наукова революція XVII століття: етапи, структура, герої, результати 47 KB
  і опублікованої двома роками пізніше Кеплер привів два зі своїх знаменитих трьох законів руху планет: Кожна планета рухається по еліпсі в одному з фокусів якого перебуває Сонце.Кеплеровский закон площ це перший математичний опис планетарних рухів що виключило принцип рівномірного руху по окружності як першооснову. Цей миттєвий метод опису що Кеплер згодом цілком усвідомлено використовував при аналізі руху Марса став одним з видатних принципових досягнень науки XVII в. Галилея Бесіди й математичні докази що стосуються двох нових...
63325. МІЖБЮДЖЕТНІ ВІДНОСИНИ І СИСТЕМА БЮДЖЕТНОГО ВИРІВНЮВАННЯ 251.5 KB
  Крім того статтею 142 визначено матеріальну та фінансову основу місцевого самоврядування до складу якої входить: рухоме і нерухоме майно доходи місцевих бюджетів інші кошти земля природні ресурси що є у власності територіальних громад...