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文档简介
2020 4 21 物理化学II 1 物理化学 焦耳 汤姆逊效应 2020 4 21 物理化学II 2 卡诺循环 前课回顾 焓和热容 3 焦耳 汤姆逊效应 物理化学II 4 节流过程 throttlingprocess 环境对体系作功 W左 p1 dp dVW左 p1V1 体系对环境作功 W右 p2 dp dVW右 p2V2 1843年的焦耳实验不够精确 物理化学II 5 焦 汤系数定义 称为焦 汤系数 Joule Thomsoncoefficient 它表示经节流过程后 气体温度随压力的变化率 物理化学II 6 等焓线 isenthalpiccurve 为了求的值 必须作出等焓线 这要作若干个节流过程实验 如此重复 得到若干个点 将点连结就是等焓线 实验1 左方气体为 经节流过程后终态为 在T p图上标出1 2两点 实验2 左方气体仍为 调节多孔塞或小孔大小 使终态的压力 温度为 这就是T p图上的点3 物理化学II 7 在点3左侧 在点3右侧 在点3处 在线上任意一点的切线 就是该温度压力下的值 物理化学II 当时的温度称为反转温度 节流膨胀后气体温度不变 8 转化曲线 inversioncurve 在虚线以左 是致冷区 在这个区内 可以把气体液化 虚线以右 是致热区 气体通过节流过程温度反而升高 选择不同的起始状态 作若干条等焓线 将各条等焓线的极大值相连 就得到一条虚线 将T p图分成两个区域 物理化学II 9 显然 工作物质 即筒内的气体 不同 反转曲线的T p区间也不同 例如 的反转曲线温度高 能液化的范围大 而和则很难液化 物理化学II 10 决定值的因素 对定量气体 经过Joule Thomson实验后 故 值的正或负由两个括号项内的数值决定 代入得 物理化学II 11 实际气体第一项大于零 因为实际气体分子间有引力 在等温时 升高压力 分子间距离缩小 分子间位能下降 热力学能也就下降 理想气体第一项等于零 因为 物理化学II 12 理想气体第二项也等于零 因为等温时pV 常数 所以理想气体的 实际气体第二项的符号由决定 其数值可从pV p等温线上求出 这种等温线由气体自身的性质决定 物理化学II 13 实际气体的pV p等温线 273K时和的pV p等温线 如图所示 1 H2 要使 必须降低温度 则第二项小于零 而且绝对值比第一项大 所以在273K时 的 物理化学II 14 2 CH4 在 1 段 所以第二项大于零 在 2 段 第二项小于零 的符号决定于第一 二项绝对值大小 通常 只有在第一段压力较小时 才有可能将它液化 物理化学II 15 实际气体的 将称为内压力 即 内压力 internalpressure 实际气体的不仅与温度有关 还与体积 或压力 有关 因为实际气体分子之间有相互作用 在等温膨胀时 可以用反抗分子间引力所消耗的能量来衡量热力学能的变化 物理化学II 16 vanderWaals方程 如果实际气体的状态方程符合vanderWaals方程 则可表示为 式中是压力校正项 即称为内压力 是体积校正项 是气体分子占有的体积 物理化学II
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