临界点和气液两相的转变热力学.ppt

? 一、实际气体的等温线 ? 二、范氏气体的等温线 ? 三、理论等温线和实际等温线的过渡 ? 四、临界点 ? 五、气液两相的转变 §3.5 临界点和气液两相的转变 实验等温线 L G C C L G L+G 气液共存线 随 增高变短。 共存线退化为临界点。 以上，气液不分。 一、实际气体的等温线 高温下CO2 等温线之特点： （1）临界温度31.1℃以上为气相等温线； （2）临界温度以下的等温线可分为3段： P/Pn 图3.7 高温下CO2 的等温线（安住斯1869年得出的） n/cm3 i）左边段几乎与P轴平行的为液相； ii)右边段为气相； iii)中间段与n轴平行的直线为气液共存状态,此段随温度的升高而缩短。 定义：单位质量的液相体积为 单位质量的气相体积为 所以，液气两相共存时的单位质量体积为： 其中x是液相比例，1-x是气相比例 临界温度 ：此时的水平段正好消失，即 物质处于液气不分状态。 大于 ：液态不可能存在，物质都处于气态。 二、范氏等温线 曲线 与实验共存线 不符。 极值点间，一个 对应三个 ， ，平衡不稳定。 两极值点合并为临界点。 范氏方程能近似描述系统的气相或液相，但不能描述气液平衡共存状态。 令T取不同的值，则可得到一系列p – V曲线(如图3.8)。由图可见，它们有如下特点： 1. 当T Tc时，曲线类似于理想气体等温线(双曲线)。 2．当T = Tc时，曲线在C点处有一拐点。 3. 当T Tc时，曲线的中段有一极小值点J和 一极大值点N。曲线JDN的斜率大于零， C p Vm O 图3.8 范氏方程的等温线 J N D 不满足平衡稳定性条件，故不能实现。 这就意味着相变将发生。 曲线AMR段几乎与p轴平行，也即 很小，液相 曲线OKB段接近理想气体的等温线，而且， 很大，气相。 P P2 P1 PA R M N A B D J K O Vm Vm1 Vm2 图3.9 范氏 等温线示意图 P P2 P1 PA R M N A B D J K O Vm Vm1 Vm2 图3.9 范氏 等温线示意图 对等温线上两个状态而言 三、理论等温线和实际等温线的过渡 A，B两点为p－T图上同一点，根据 也可由积分等于等温线与p轴之间由p0到p之间的面积 考虑在p1－p2范围内，给定p、T，什么状态是稳定的平衡态 p－V图－－－－μ－P图 O K B N D J A M R O K B N D J A M R 麦克斯韦等面积法则 范氏方程的平衡曲线 G L G+L NDJ段： 最大 不稳定 BN段： JA段： OKBAMR段： 最小 稳定 亚稳 过饱和蒸气 过热液体 P P2 P1 PA R M N A B D J K O Vm Vm1 Vm2 图3.9 范氏 等温线示意图 理论等温线和实际等温线的过渡： 极小点 极大点 拐点 临界系数 范氏物质系统有相同的临界系数。 范氏对比方程 各种气（液）体的对比方程相同，与具体物性无关。 对应态定律 四、范氏方程的临界点和气液两相的转变 * *