流体的PVT关系

化工热力学之流体PVT关系

第二章 p-V-T关系和状态方程

The p-V-T Relationship and Equation of State

2.1 2.2 2.3 2.4 纯物质的p-V-T 状态方程 对应态原理 混合法则

化工热力学之流体PVT关系

热力学最基本性质有两大类

p, V , T，x

怎么办??? U,H, S,G

易测

从容易获得的物性数据（p、V、 T、x）来推算较难测定的数据 （ H，U，S，G ）

难测!

但存在问题： 1) 有限的p-V-T数据，无法全面了解流体的p-V-T 行为 2) 离散的p-V-T数据，不便于求导和积分，无法获得数据点 以外的p-V-T 和H，U，S，G数据

如何解决？

化工热力学之流体PVT关系

引言

如何解决？

只有建立能反映流体p-V-T关系的解析形式才能解决。 这就是状态方程Equation of State(EOS)的由来。 EOS反映了体系的特征，是推算实验数据之外信息和其 它物性数据不可缺少的模型。 流体p-V-T数据+状态方程EOS是计算热力学性质最重要 的模型之一。 EOS+CPig可推算所有的热力学性质。

化工热力学之流体PVT关系

2.1 纯物质的p-V-T关系

p-V-T立体相图

固 固 液

液

L

临界点

气

S A

B

C

V汽

G

纯物质的p-V-T相图

化工热力学之流体PVT关系

投影图

纯物质的p-V图

纯物质的p-T图

化工热力学之流体PVT关系

p-V-T相图相关概念

单相区： V，G，L，S 两相共存区： V/L，L/S，G/S

三相线：

V/L/S

饱和线（饱和液体线、饱和气体线） 等温线（T =Tc、T >Tc、T <Tc）

化工热力学之流体PVT关系

过冷液体（未饱和液体）：指定温度下的纯物质，当压力高

于该温度下的饱和蒸汽压或指定压力下的纯物质，当温度低

于该压力下的沸点时，该纯物质的状态为过冷液体。 如： t=100℃ ，1.1atm的水 1atm，t=99℃的水

过热蒸气（过饱和液体）：指定温度下的纯物质，当压力低 于该温度下的饱和蒸汽压或指定压力下的纯物质，当温度高 于该压力下的沸点时，该纯物质的状态为过热蒸气。 如： t=100℃ ，0.9atm的水； 1atm，t=101℃的水

饱和液体（或蒸气）：指定温度下的纯物质，当压力等于该 温度下的饱和蒸汽压或指定压力下的纯物质，当温度等于该

压力下的沸点时，该纯物质的状态为饱和液体（或饱和蒸气）。

如： 1atm，t=100℃的水

化工热力学之流体PVT关系

例：测得冷凝器中某饱和水的温度为70℃，问其对应的压力多 大？该温度下的体积、热力学能、焓、熵分别是多少？

解：由附录C-1查得70℃湿水蒸气对应的压力为： p=0.3119×105Pa Vsl =1.0228cm3·-1，Vsv =5042cm3·-1 g g Usl=292.95J·-1，Usv=2469.6J·-1 g g Hsl=292.98J·-1，Hsv=2626.8J·-1 g g Ssl=0.9549J·-1· -1，Ssv=7.7553 J·-1· -1 g K g K

化工热力学之流体PVT关系

（1） T-V图 例：在常压下加热水

带有活塞的汽缸保 持恒压 液体水

化工热力学之流体PVT关系

T 1－过冷水 5 2－饱和水 3－汽液混合物 4－饱和水蒸汽 1

2

3

4

v

恒压下，水体积随温度变化的示意图

5－过热水蒸汽

化工热力学之流体PVT关系

临界点

气体

液体

气液混合物

饱和液相线 （泡点线） 饱和汽相线 （露点线）

水在不同压力下的T

化工热力学之流体PVT关系

化工热力学之流体PVT关系

化工热力学之流体PVT关系

化工热力学之流体PVT关系

化工热力学之流体PVT关系

化工热力学之流体PVT关系

化工热力学之流体PVT关系

化工热力学之流体PVT关系

化工热力学之流体PVT关系

化工热力学之流体PVT关系