临界点和气液两相的转变热力学统计物理汪志诚ppt课件

1、 一、实践气体的等温线一、实践气体的等温线 二、范氏气体的等温线二、范氏气体的等温线 三、实际等温线和实践等温线的过渡三、实际等温线和实践等温线的过渡 四、临界点四、临界点 五、气液两相的转变五、气液两相的转变3.5 临界点和气液两相的转变临界点和气液两相的转变高温下高温下CO2 等温线之特点：等温线之特点：1临界温度临界温度31.1以上为气以上为气相等温线；相等温线；2临界温度以下的等温线可临界温度以下的等温线可分为分为3段：段：P/Pn图图3.7 高温下高温下CO2 的等温的等温线安住斯线安住斯1869年得出的年得出的n/cm3i左边段几乎与左边段几乎与p轴平行的为液相；轴平行的为液相；i

2、i)右边段为气相；右边段为气相；iii)中间段与中间段与v轴平行的直线为气液共轴平行的直线为气液共存形状存形状,此段随温度的升高而缩短。此段随温度的升高而缩短。一、实践气体的等温线一、实践气体的等温线定义：液相的比体积为定义：液相的比体积为 气相的比体积为气相的比体积为所以，液气两相共存时的单位质量体积为：所以，液气两相共存时的单位质量体积为：(1)mmlmgVxVx V其中其中x是液相比例，是液相比例，1-x是气相比例是气相比例临界温度临界温度 ：此时的程度段正好消逝，即：此时的程度段正好消逝，即物质处于液气不分形状。物质处于液气不分形状。mlmgVVmlVmgV大于大于 ：液态不能够存在，

3、物质都处于气态。：液态不能够存在，物质都处于气态。cTcTcTppTmVmcVcpmlVmgVTcpTmgVmlVmmlmg(1)VxVx VcTmlmgVV0TpVpmVcpmcVcTTcTTcTTm2mapVbRTVm0TpVpV 令令T T取不同的值，那么取不同的值，那么可得到一系列可得到一系列p Vp V曲线曲线( (如图如图3.8)3.8)。由图。由图可见，它们有如下特可见，它们有如下特点：点：RTbVVaPmm21. 当当T Tc时，曲线类似于理想气体等温线时，曲线类似于理想气体等温线(双曲线双曲线)。CpVmO图3.8 范氏方程的等温线JND2当当T = Tc时，曲线在时，曲线在

4、C点处有一拐点。点处有一拐点。3. 当当T Tc时，曲线的中段有一极小值点时，曲线的中段有一极小值点J和一极大值和一极大值点点N。曲线。曲线JDN的斜率大于零。的斜率大于零。0pTNJNJVpVVVVppp而且值对应三个一个不满足平衡稳定性条件，故不能实现。不满足平衡稳定性条件，故不能实现。将有相变。将有相变。曲线曲线AMR段几乎与段几乎与p轴平行，轴平行，也即也即 很小，液相。很小，液相。曲线曲线OKB段接近理想气体的等段接近理想气体的等温线，而且，温线，而且， 很大，气很大，气相。相。 PP2P1PARMNABDJKOVmVm1Vm2图3.9 范氏等温线表示图TmPVTmPVPP2P1PA

5、RMNABDJKOVmVm1Vm2图3.9 范氏等温线表示图对等温线上两个形状而对等温线上两个形状而言言 三、实际等温线和实践等温线的过渡三、实际等温线和实践等温线的过渡dPVdTSdmmm00PmPV dPmmmA，B两点为两点为pT图上同图上同一点，根据一点，根据),(pTmmBAmm也可由积分等于等温线与也可由积分等于等温线与p轴之间由轴之间由p0到到p之间的面之间的面积积BAmm留意平衡相变留意平衡相变p、T只需一个独立变量，只需一个独立变量，T定那么定那么p定。定。仅仅ADB线代表平衡相变，其它平行于线代表平衡相变，其它平行于ADB的线不可以。的线不可以。 思索在思索在p1p2范围内，给定范围内，给定p、T，什么形状是，什么形状是稳定的平衡态稳定的平衡态pV图图P图图ppmVmBNDDJAAAmmdddSTVpm d0T OOmdppVpmmABmmmBNDJAd0Vp BA,T pT pmmmGmGPP2P1PARMNABDJKOVmVm1Vm2图图3.9 范氏范氏等温线表示图等温线表示图实际等温线和实践等温线的过渡：实际等温线和实践等温线的过渡：22mm00TTppVV22mm00TTppVV22mm00TTppVVm2mapVbRTVccmc28