Теплофизические свойства двуокиси углерода - Алтунин В.В.
Скачать (прямая ссылка):
/ — по измерениям сн ; 2 — по измерениям
с v, дф » 3 ~~ по Данным Мааса и Барнеса; 4 — по уравнению состояния
Результаты нашего расчета показали (рис. 18), что найденные значения йН'/йТ практически совпадают с вычисленными по рекомендуемому термическому уравнению состояния, но Н' в последнем случае систематически выше (на 7—9 кДж/кг). Соответствие было бы полным, если бы можно было изменить величину теплоты плавления в тройной точке и принять (А#пл) =208 кДж/кг. Тогда абсолютная энтальпия жидкой С02 в тройной точке будет равна (Нт°—Я0°)ж, т0 = = (ЯГ — #о°)тв,г0 +А#пл,г0 =181,1+208 = 389 кДж/кг, а скачок объема при плавлении АиПл=208/1007,6«0,191 см3/г. Указанное значение АЯПЛ, Го на 10—14% выше измеренных в [2.95] и [2.72] (см. табл. 8), но всего лишь на 4,7% больше принятого ранее в таблицах [1.89] и [2.11]. Таким образом, мы вынуждены констатировать факт несогласованности опытных данных по А#пл с вычисленными значениями. Расхождение можно уменьшить до 4—5%, если предположить, что использованные нами для расчета (Нт° — #о°)тв значения теплоемкое-
1 1 1 1 1 + -/ д -J
93
ти кристалла сртв при температурах выше —180 К являются завышенными на ~3%. Основанием для такого предположения являются систематические расхождения экспериментальных значений ср,тв в этой области температур (см. разд. 2.1 и рис. 9). На рис. 19 представлены значения ся\ полученные в работе Эйкена и Хаука [2.72], а также значения сш' и ср\ вычисленные Алтуниным (1966 г.) по разным группам опытных данных.
с,кДж/(кг-К)
Рис. 19. Теплоемкость жидкой двуокиси углерода на линии насыщения:
Значения Сн : / — опытные данные Эйкена и Хаука; 2 — вычисленные по данным Бенневитца и Шплиттгер-бера о Су} дф ; значения Ср, вычисленные по данным: 3 —Эйкена и Хаука; 4, 5 — Роэбука и Барнетта; 6 — Трелина; 7 — по уравнению состояния
Кроме измерений сн'9 рассматривались еще три группы опытных данных: об изохорной теплоемкости — Бенневитца и Шплиттгербера [5.40], об адиабатном дроссель-эффекте — Роэбука с соавторами [4.32] и Барнетта [4.21], о скорости звука —
94
Новикова и Трелина [5.20]. Расчеты выполнены с использованием следующих термодинамических соотношений*:
*н = * Жф + Т^?. —н, (2.37)
*..-* + !•(¦?).?. (2.38)
—^-Ц1-©! <*•*>
- -П'---' (2.41)
где 3/ = — (—] . Индексы относят величины к линии насы-V \дТ)р
щения (н), однофазной (оф) или двухфазной (дф) области.
Для определения р', — и — использованы формулы
йТ йТ
(2.25) и (2.30). Значения р* взяты из [1.42, 3.60], а необходимые значения производной (—) рассчитаны по соотношению
1*Р\ ^г_1 {2а2)
Из рис. 19 следует, что калориметрические измерения Эйкена — Хаука (ся') и Бенневитца — Шплиттгербера (й>,дф) хорошо согласуются как между собой, так и с рассчитанными по рекомендуемому уравнению состояния. Значения сРу найденные по данным Эйкена — Хаука, с одной стороны, и по измерениям ах0ф и (/оф — с другой, несколько расходятся и расхождение увеличивается по мере приближения к критической точке. Определенное заключение о степени достоверности опытных данных о скорости звука и адиабатном дроссель-эффекте на линии насыщения можно сделать на основании сравнения их также с вычисленными по термическому уравнению состояния (рис. 20 и 21).
Исследованию изохорной теплоемкости С02 посвящено относительно большое число работ (см. разд. 5.1). Однако непосредственное сравнение опытных данных затруднительно, так как экспериментальные изохоры в большинстве случаев не совпадают. Кроме того, как правило, отсутствуют числовые значения теплоемкости на линии насыщения со стороны двух-
* Обращаем внимание читателя на статью Фокина [2.44], в которой составлена таблица частных производных первого и второго порядка основных термодинамических функций для двухфазной области однокомпонентного вещества.
95
фазной (^Н'ДФ) и однофазной (сг,н'оф) областей. Между тем именно зависимости дф=/(рн) и Сън>°Ф=?^я) удобны для сопоставления различных групп измерений. С этой целью бы-
2,5
Ь5
0,5
-0,5,
<\ А \ч \ хА х^.
д -/ • -2 \ х д \ XЛ д
(д
200
250
500
Рис. 20. Адиабатный дроссель-эффект в С02 на линии насыщения (со стороны однофазной области) :
1 — по данным Роэбука; 2 — по данным Барнетта; 3 — по уравнению состояния
ли обработаны все имевшиеся опытные данные (см. табл. 20). Во всех случаях cvн>яФ определяли по экспериментальным данным в двухфазной области с помощью соотношений:
Дф ~~ С^ (^а ~" СУу) СУ, Дф = съ
У — Уг
*>2 —^1 ч Уг — V'
(2.43)
02 — Уг
96
где Съ1 взяты на одной изотерме, а значения Vі и т)" приняты по таблицам [2.11]. Точки пересечения изохор с линией насыщения (со стороны гомогенной фазы) находили с помощью этих же значений Vі и о". Таким образом, допускалось, что изотермы с^н'ДФ прямолинейны на всем протяжении, а скачок теплоемкости точечный *.
ши280 290 300 Т,К
Рис. 21. Скорость распространения звука в С02 на линии насыщения (со стороны однофазной области):
/—по данным Новикова и Трелина; 2 — по данным Тилша и Таннебергера; 3 — по уравнению состояния
