二氧化碳临界状态观测及P-V-T关系测定实验

实验名称：二氧化碳临界状态观测及P-V-T关系测定实验

一、实验目的

掌握二氧化碳临界状态的观测方法，加深对临界状态概念的理解。
测定二氧化碳在不同压力和温度下的P-V-T关系，以了解气体工质的热力性质。
学会使用活塞式压力计、恒温器等热工仪器，提高实验操作能力。
二、实验原理

临界状态：当物质的温度和压力达到某一特定值时，物质的气态和液态之间的区别消失，形成单一的相态，即为临界状态。在此状态下，物质的密度、粘度、比热等物理性质发生显著变化。
P-V-T关系：在准平衡状态下，工质的压力P、比容V和温度T之间存在确定的关系，即状态方程。通过测定不同条件下的P、V、T值，可以了解气体工质的热力性质。
三、实验设备及材料
二氧化碳P-V-T关系仪
活塞式压力计：用于对二氧化碳进行加压，测量其压力。
恒温器：用于控制实验过程中的温度，保持恒定的实验条件。
承压玻璃管：用于容纳二氧化碳，并观察其状态变化。
温度计：用于测量实验过程中的温度。
二氧化碳气体：实验用气体。
四、实验步骤

准备实验设备：检查二氧化碳P-V-T关系仪是否完好无损，确保能正常运行。检查设备中电源接口是否有损伤，压力计和温度计指针是否正常；同时还需要检查水容器的水位是否符合要求，有无泄漏。
调节恒温器：将恒温器调节到一定温度，使实验过程中温度保持恒定。
加压观测：利用活塞式压力计对承压玻璃管中的二氧化碳进行加压。加压时要缓慢转动手轮，使活塞杆缓慢推进压力油进入本体。在此过程中，随时观察二氧化碳的状态变化，并记录不同压力下的二氧化碳体积数据。每隔0.5MPa读一组压力、体积数据，特别注意测量在临界压力附近的液柱高度变化。
测定P-V-T关系：在二氧化碳P-V-T关系仪加压观测的基础上，通过改变恒温器的设定温度，测定不同温度下的P-V关系。在每个温度下，重复加压观测的步骤，记录相应的P、V、T数据。
数据处理与分析：将二氧化碳P-V-T关系仪实验数据整理成表格或图表，分析P、V、T之间的关系。绘制出不同温度下的等温线以及等容线，进一步理解二氧化碳的热力性质。
五、实验结果与讨论

根据实验数据绘制P-V-T关系图，分析二氧化碳在不同条件下的状态变化。
讨论临界状态对二氧化碳性质的影响，以及在实际应用中的意义。
分析实验误差来源，提出改进实验方法的建议。
六、实验总结

通过本次实验，我们成功观测了二氧化碳的临界状态，并测定了其P-V-T关系。实验结果表明，二氧化碳在临界状态下表现出独特的物理性质，对理解气体工质的热力性质具有重要意义。同时，我们也学会了使用活塞式压力计、恒温器等热工仪器，提高了实验操作能力。在实验过程中，我们应注意操作规范，减小误差，以获得更准确的实验结果。

附：产品介绍

DB-PVT-2 二氧化碳P-V-T关系仪

技术指标	说明
装置功能	1、学习和掌握CO2的P-V-T关系曲线测定方法和原理。 2、观察CO2临界乳光现象、整体相变现象、气-液两相模糊不清现象，增强对临界状态的感性认识和热力学基本概念的理解。 3、测定CO2的PVT数据，在P-V图上绘出CO2等温线。 4、学会活塞式压力计、恒温器等热工仪器的正确使用方法。
主要配置	精密加工电镀本体、玻璃阻容器管和玻璃水套、活塞式压力计、超级恒温水浴，温度传感器、PID调节控温、高精度PID调压模块电路、高品质铝合金型材框架。
公用设施	水：自带蓄水箱。电：电压AC220V，3kW，标准单相三线制。每个实验室需配置1～2个接地点（安全地及信号地）。
技术参数	1、操作条件：不大于50℃，不大于10MPa。 2、高压容器用45号钢一次性加工成型，表面采用镀铬处理。 3、玻璃毛细管：承压≤10MPa，长度600mm。 4、玻璃夹套：带刻度，温度传感器测口。 5、透明有机玻璃保护罩，φ250×760mm 6、活塞式压力计：检验压力范围0-60MPa，可设定最高压力。 7、指针式压力表：范围0-10MPa，精度0.4%FS。 8、温度传感器：Pt100，显示分度0.1℃。 9、超级恒温水浴：无氟环保制冷，带循环泵，温度范围-5～100℃，控温精度0.1℃。 10、额定电压：220V，总功率：2.0KW。 11、外形尺寸：1100×500×1700mm，外形为可移动式设计，带刹车轮，高品质铝合金型材框架，无焊接点，安装拆卸方便，水平调节支撑型脚轮。 12、工程化标识：包含设备位号、管路流向箭头及标识、阀门位号等工程化设备理念配套，使学生处于安全的实验操作环境中，学会工程化管路标识认知，培养学生工程化理念。
测控组成	变量	检测机构	显示机构	执行机构
	温度	PT100铂电阻	数字温度控制仪	调压模块
	压力	压力表	现场显示	阀门

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