第2章 流体的PVT关系和状态方程

第二章 流体的pVT 关系和状态 方程1

各章之间的联系第2章热力学基础数据( PVT,Cp,Cv,EOS) 第5章 相平衡 给出物质 有效 利用 极限

第3章 纯流体的热力学 性质(H,S,U,难测； 由EOS, Cp,Cv得到)

第6章 化工过 程的能量分 析:H,S,U,W

第4章 溶液热力学性质 M , f ,G , , 的计算 i i i i

第7章 动力循 环和制冷循环: H,S,W

给出能量 有效 利用 极限

化 工 热 力 学 的 任 务

第二章 主要内容§2.1 纯流体的p-V-T关系§2.2 流体的状态方程(EOS)

§2.3 对应状态原理和普遍化关联式§2.4 液体p-V-T关系

§2.5 真实气体混合物的p-V-T关系§2.6 状态方程的比较、选用和应用3

本章目的

1.流体的P-V-T关系可直接用于设计，如： 1)一定T、P下，ρ?Vm? 2)管道直径的选取：流量 3)储罐的承受压力：PQ

4

d u

2

2.利用可测的热力学性质(T,P,V,CP)计算不 可测的热力学性质(H,S,G,f,φ,α,γ) (将在第三、四章介绍)4

热力学最基本性质有两大类P,V ,T,Cp,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？

§3.1.3 Maxwell方程将(6)式应用于式(1)~(4)得Maxwell关系式(8)~(11)dU TdS PdV T P V s S V V T S P P S

dH TdS VdPdG SdT VdPdA SdT PdV

S V P T T P S P V T T V

Maxwell关系式特点是将难测的量用易测的量代 S P S 替。如 P 用 V 代; 用 V 代 T ; TT

P

T

V

建立了S=S(T,P)。

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+CPid——>所有的热力学性质

§2.1 纯流体的p-V-T关系§2.1.1 T-V图

§2.1.2 p-V图§2.1.3 p-T图

§2.1.4 p-V-T图§2.1.5 流体p-V-T关系的应用及思考8

在常压下加热水

带有活塞的汽缸保 持恒压 液体水

T 5 2 1 3 4

v

临界点

气体

2.1.1 T-V图

液体

液体和蒸汽饱和液相线 (泡点线

) 饱和汽相线 (露点线)12

§2.1 纯物质的p-V-T关系

p-V-T立体相图

§2.1 纯物质的p-V-T关系

水的p-V-T立体相图

§2.1 纯物质的p-V-T关系 投影图纯物质的p-T图

纯物质的p-V图

2.1.2 p-V图临界点

P

V

T2

0

在 C 点 在 C 点

2

P V

T

0

超临界流体区

(T>Tc和P>Pc)过冷液体区过热蒸汽区 汽液两相平衡区 F=C-P+2=1

临界点 数据见 附录2; 正常沸 点在哪？

饱和液相线

饱和汽相线

恒温线16