Теплофизические свойства двуокиси углерода - Алтунин В.В.
Скачать (прямая ссылка):
биа дается соотношением р= За =--— • (—\ . С помощью
р \дТ 1Р
этого соотношения авторы [2.26] вычислили мольные объемы кристалла, полагая, что при 20 К V=25,85 см3/моль [2.80].
1650
1550
1Ш
• о
о -/ • -2 а -5 1 nx v
100
120
160
200
IK
Рис. 8. Плотность твердой СОг на линии равновесия кристалл-пар
по данным:
1-, - — Мааса и Барнеса; 3 — Бена; 4 — по уравнению (2.5); 5 — по таблицам [2.11]
Данные [2.26] о плотности твердой СОг хорошо согласуются с измерениями [2.95], но заметно ниже полученных в [2.82].
Теплоемкость конденсированной фазы. Экспериментальное исследование теплоемкости твердой двуокиси углерода выполнено в нескольких работах (см. табл. 5). При сопоставлении полученных опытных данных в ряде случаев были обнаружены существенные расхождения (рис. 9).
*ср,кДж/(кг'К)
100
0,50
О
1^0
о 1,
/ V -1 о -2 • -з
/ 4 . ----5
50 100 150 200 Т,К
Рис. 9. Теплоемкость твердой С02 на линии равновесия кристалл-пар по данным:
/ —Эйкена; 2 — Эйкена и Хаука; 3 —Джиока и Игана; 4 — принято в настоящей работе; 5 — по уравнению (2.6)
Эйкен и Хаук полагают, что вероятная неточность их экспериментальных данных порядка ±1%, а возможная систематическая погрешность не превышает 0,5%. По оценке Джиока и Игана, погрешность полученных ими экспериментальных данных порядка ±0,2% в интервале температур 35—ШОК, около ±1% при 20 К и ±3% при 15 К. Однако действительное расхождение результатов этих групп измерений при температурах 100—150 К доходит до 4%, при более высоких температурах изменяет знак и при 190К составляет 2%. Указанное обстоятельство делает желательным проведение дополнительных измерений теплоемкости твердой двуокиси углерода, по крайней мере, выше точки кипения кислорода (90, 18К).
В работе [2.26], выполненной в физико-техническом институте низких температур (ФТИНТ) АН УССР, наименьшая температура в калориметрическом эксперименте равна 2 К.
68
По оценке авторов, погрешность измеренных значений теплоемкости порядка ±5% при Т = 2 К, ±2% при Т = 4 К и становится меньше ±1% при Г> 12 К. При Т = 15 К данные [2.26] и [2.75] отличаются всего на 2%, а при Т > 18 К расхождение становится меньше 1%. Измеренные в этих двух работах значения теплоемкости сведены в табл. 9.
Таблица 9
Экспериментальные данные [2.26] и [2.75] о теплоемкости твердой двуокиси углерода
я я Я
/(моль • /(моль • 1/(МОЛЬ
- со ч «а *а Е-Г
••а
2,112 2,138 2,156 2,276 2,283 2,424 2,441 2,564 2,628 2,752 2,802 2,921 3,087 3,296 3,319 3,460 3,529 3,684 3,786 3.942 4,180 4,389 4,501 4,567 4,664
,276-,361 • ,422. ,653-,632. ,908-,941 . ,290. ,465-,814.
,018. ,239-,070. ,720. ,819-,732. ,890-,88Ь ,585-,940. ,9652 ,141 . ,189-,228-,312.
Ю-з Ю-з Ю-з Ю-з 10-з Ю-з Ю-з Ю-з Ю-з Ю-з Ю-з Ю-з Ю-з Ю-з Ю-з Ю-з Ю-з 10-з Ю-з Ю-з
. ю-2
10-2 Ю-2 Ю-2 Ю-2
4,751 4,792 4,995 5,228 5,419 5,521 5,586 5,653 5,854 5,914 6,200 6,437 6,508 6,730 6,814 7,130 7,344 7,606 7,876 8,121 8,577 8,896 9,214 9,521 9,839
1,360. 1,372. 1,625-1,784. 2,093. 2,186. 2,302-2,389-2,665-2,755- Ю-2 3,288. 10~2
Ю-2 Ю-2 Ю-2 Ю-2 Ю-2 Ю-2 Ю-2 Ю-2 Ю-2
11,090 12,006 13,250 14,215 16,457 17,521 18,505 19,548 36,517 37,988
0,2032
0,2665
0,3650
0,4521
0,7163
0,8570
0,9985
1,159
4,185
4,323
-2
10
10
ю-2 ю-2
10е
3,611 3,802-4,194. 4,389. 0,04995 0 05310- 10° 0,06024. 10° 0,06609- 10° 0,07487 . 10° 0,08998. 10° 0,09816. 10° 0,1120- 10° 0,1238. 10° 0,1357 . 10°
15,52 17,30 19,05 21,15 23,25 25,64 27,72 29,92 32,79 35,99 39,43 43,19 47,62 52,11 56,17
0,606 0,825 1,081 1,419 1,791 2,266 2,676 3,069 3,555 4,063 4,603 5,195 5,794 6,326 6,765
60,86 61,26ь 66,24 71,22 76,47 81,94 87,45 92,71 97,93 103,26 108,56 113,91 119,24 124,58 130,18 135,74 141,14 146,48 151,67 156,72 162,00 167,62 173,36 179,12 184,58 189,78
7,269 7,302 7,707 8,047 8,370 8,703 8,984 9,189 9,421 9,671 9,893 10,07 10,27 10,44 10,69 10,88 11,08 11,27 11,45 11,64 11,84 12,07 12,32 12,57 12,82 13,05
По калориметрическим измерениям [2.26] уравнение Дебая
12
(2.6)
хорошо реализуется до 6,5 К и характеристическая температура Дебая ви=(152±1,5) К. Такое же значение вв получено в [2.26] при ультразвуковых измерениях. В табл. 10 приведены сглаженные опытные значения а, ср, ип и и±, г также вычисленные по ним величины и, %8,%т и Г. Адиабатическую сжимаемость %8 кристалла С02 рассчитывали по данным о скоро-
69
сти продольных и поперечных ультразвуковых волн из соотношения
^[^¦т'С" (2-7)
Изотермическая сжимаемость %т по определению равна
1 (ду\
1Т=--— = Ха
V \др)т
а коэффициент Грюнайзена
9*274/
(2.8)
Г=
ЗаУ
срХз
(2.9)
Таблица 10
Термодинамические свойства твердой двуокиси углерода по данным ФТИНТ [2.26]
ах 104, кал/(моль • * К) и» | иЛ. X* | Хт
т, к 1 к смз/моль x 10-4, см/с x ЮН. смг^дин г
0 _
2 —
4 —
6 —
8 —
10 —
12 —
15 0,070
16 —
20 0,171
30 0,436
40 0,670
50 0,88
60 1,07
/0 1,19
80 1,29
90 1,37
100 1,46
ПО 1,58
120 1,71
130 1,87
139 2,04
150
160 —
170 _
180 _
190 —
— о
— 0,00111
