Теплофизические свойства двуокиси углерода - Алтунин В.В.
Скачать (прямая ссылка):
При сравнении опытных [5.9, 5.10] и рассчитанных значений изохорной теплоемкости повышенные отклонения, превышающие 4%, обнаружены отчасти в области, примыкающей к критической точке, а отчасти в области температур 80—120° С. В критической области на изотермах в а-диа-грамме максимумы ?„, оп обычно ВЫШе С<иу расч> Причем Левые («жидкостные») ветви «пиков» согласуются лучше, чем правые («газовые») ветви. При повышенных температурах (/ = = 80—120° С) заметное расхождение ?„, 0п и с^расч связано с тем, что по калориметрическим данным [5.9, 5.10] минимумы изохор ^ появляются раньше, чем это следует из данных о сжимаемости.
Среднее квадратическое отклонение Суу оп в однофазной области составляет 6,25% [5.2].
Рассчитанные по уравнению состояния значения скорости звука согласуются с результатами измерений Новикова, Тре-лина (рис. 68) и Груздева, Слабняк (рис. 69) в пределах ±0,5%. Хотя это расхождение и укладывается в пределы оцененных авторами погрешностей, все же полезно обратить внимание на закономерный характер отклонений (см. рис. 68) при р ^ 40 бар. Этот факт обсуждался в разд. 5.2 и позволяет считать, что, по данным Груздева и Слабняк, могут быть получены более реальные значения вириальных коэффициентов (см. разд. 6.2).
Расхождение между значениями, рассчитанными по уравнению состояния, и опытными данными Питаевской [5.23] о скорости звука в интервале Т = 298 — 473 К и р = 500 — 2000 бар не превышают 1,5—2,5%.
При более высоких давлениях расхождения становятся больше и при р = 3000 бар равны минус 5% для Т > 373 К и + (6 — 8) % для Т = 348—298 К.
237
В заключение подчеркнем, что экспериментальные данные об изобарной теплоемкости жидкой и газообразной С02> полученные в МЭИ и во ВТИ, представляют собой систему в целом хорошо согласующихся калориметрических измерений. Пока-
0
'0,1
-0,4
и* • • •
• • • о 00 О * *• • * 1 ф • о °о о О • о о 8 о •.. .••
о © ! 0,52 -л © в р-Шар <* • 5 а** ® 10 о 20 • 30 • 40 о • •:1г
305 355 И05 Т,К
Рис. 69. Отклонения опытных данных Груздева и Слабняк о скорости звука в СОг от рассчитанных по уравнению состояния
зано также, что уравнение состояния, принятое для расчета рекомендуемых термодинамических таблиц, удовлетворяет опытным данным о ср и а с погрешностью эксперимента при давлениях до 2000 бар.
238
Глава 6
УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ
6.1. Обзор опубликованных уравнений состояния
Подробный обзор уравнений состояния, предложенных для двуокиси углерода, мог бы служить прекрасной иллюстрацией к истории развития учения о рациональном уравнении состояния реального газа. Двуокись углерода является одним из первых газов, о термодинамических свойствах которых были получены обширные данные. Естествейно, что эти данные широко использовались для установления структуры уравнения состояния. Однако подавляющее большинство уравнений, предложенных различными исследователями до 30-х годов текущего столетия, в настоящее время не имеет практического значения и здесь не рассматривается *.
В монографии [6.16] приведены и подробно обсуждаются уравнения состояния газообразной и жидкой С02, составленные в период с 1927 по 1964 г. и использовавшиеся для расчета термодинамических свойств двуокиси углерода. Здесь эти работы только упомянуты и в необходимых случаях сделаны краткие комментарии.
Поскольку в последние годы получена огромная дополнительная информация о термодинамических свойствах газообразной и жидкой С02, то акцент сделан на работах, в которых при составлении уравнений состояния учтены новые экспериментальные данные.
Длительное время термодинамические свойства веществ в газовой и жидкой фазах рассчитывали исключительно по специализированным уравнениям состояния (газовым и жидкостным). Эти уравнения, как правило, имели разную структуру и для отыскания коэффициентов «газовых» и «жидкостных» уравнений применялись различные методики (см. подробнее [6.12, 6.16 и др.]). В отдельных случаях составлены «газовые» уравнения, которые охватывают одновременно некоторую зону в жидкой фазе. Однако в последние годы положение существенно изменилось и для ряда веществ (Не, Ие, Н2, N2, СОг, Н20 и др.) составлены так называемые единые урав-
* Наиболее полный перечень этих уравнений может быть найден в [6.23]
239
нения состояния, которые описывают как газовую, так и жидкую фазы вплоть до тройной точки *.
Основные типы уравнений состояния, применявшиеся/для расчета термодинамических свойств С02, представлены в табл. 49. Единые уравнения состояния двуокиси углерода разработаны на основе форм (6.3), (6.6) и (6.7). Остальные формы применялись при разработке локальных уравнений состояния.
Уравнения состояния газообразной СО% К числу наиболее распространенных уравнений состояния для умеренно сжатых газов относятся уравнения форм (6.1), (6.2), (6.3), (6.8) и (6.9). Форма (6.1) предложена Битти и О. Бриджменом в 1927 г. [6.54] и основана на приближенных соотношениях Лоренца для термического рг и внутреннего рг давления сжатого газа [6.23, стр. 37].
