华东理工 物理化学 第一章3.ppt

华东理工大学 East China University of Science And Technology 1-3 流体的状态图，气液相变和临界现象 Ⅰ 物质的pVT 关系 和相变现象 一、状态图 当n一定时，将pVT关系在以p，V，T为坐标的空间中表示，呈现为曲面，面上不同的点表示不同的平衡状态，它称为pVT状态图。 1、理想气体 微观特征： （1）分子无体积 （2）分子间无相互作用 宏观特征： 理想气体的状态方程 pV=nRT p-完全弹性碰撞， V－自由运动空间 理想气体的状态图、恒温线、恒压线 pV = nRT 恒温面 恒压面 恒温线 恒压线 理想气体p-V图和V-T图 T1 T2 T3 p1 p 2 p 3 实际流体的pVT状态图和pV图 2 、实际流体 ★流体pV图恒温线上的水平线段是存在气液相变的特征 id.g Tc=304.21K ( t=31.06℃) 气液相变 气液相平衡（气液共存）—气体凝结趋势与液体挥发趋势相当，如水平线段 ijk i 饱和蒸气 k 饱和液体 液体的饱和蒸气压 p*—饱和蒸气的压力，如 pijk 270K, 3.204MPa 突变过程 沸点 Tb—饱和蒸气压等于外压时的温度。 ★正常沸点—101325Pa（1atm）下的沸点。 饱和蒸气与饱和液体性质随温度变化，双节线 双节线—气液共存区的边界线 kci 饱和液体线—ck p*～V m(l) 饱和蒸气线—ci p*～V m(g) 线段逐渐缩短，V m(l)与V m(g)愈来愈接近，表示液体与气体的差别愈来愈小。 ★随着温度升高，水平 临界点 临界点 超临界流体 临界温度 Tc 临界压力 pc 临界体积 Vc 气体液化的必要条件： TTc 充分条件：需要一定的压力 气液临界点的数学特征 气液临界点—气体与液体共存的极限状态， 这时气体与液体的差别消失。 临界点是物质的特性 气液间可以连续转变hml 超临界流体 温度、压力略高于临界点的流体称为超临界流体。 三个特点：（1）密度较高；（2）恒温线在c点附近相对比较平坦；（3）粘度较低，有利于传质。 应用举例：超临界萃取、高分子聚合等 CO2超临界萃取咖啡因流程 咖啡浸取液→萃取塔→脱气→蒸馏塔→咖啡因 （50℃，20MPa，超临界CO2介质） 思考题： （1）气态物质全部变为液态不一定要经过气－液二相平衡的共存状态。（对，错） （2）CO2空钢瓶在工厂车间充气时（车间温度15℃）会发现，当充气压力表到达一定数值后，就不再升高，而钢瓶的总重量却还在增加，其原因 。 （CO2的临界温度为304.21K。） （A钢瓶溶剂增加；B钢瓶中出现干冰；C钢瓶中出现液态CO2）； 上述现象在炎热的夏季（平均室温为33℃）时， 。 （A也会出现；B不会出现；C不一定出现） （3）实际气体 最接近理想气体行为。 （A高温高压；B高温低压；C低温高压；D低温低压） 思考题： （1）对 （2）C 钢瓶中出现液态CO2； B 不会出现 （3）B 高温低压 压缩因子（Z）---为了定量地表示实际流体 与理想气体行为的差别，引入一个物理量， 称为压缩因子。 理想气体， Z=1； Z≠1 ，偏离理想气体 。 二、 压缩因子图 物理意义：实际气体与理想气体体积之比 特点： ★ p→0，Z →1 ★高温时 p↑ ★ p很大，Z 1 ★低温时 p↑ Z—p等温线 压缩因子图 TB=322K 波义耳温度TB ： TB=322K 华东理工大学 East China University of Science And Technology