CO2气体等焓膨胀的焦耳-汤姆逊效应.pdf.pdf

第卷第期百色学院学报年月
.一.
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气体等焓膨胀的焦耳一汤姆逊效应
莫小梅
百色学院化学与生命科学系,广西百色
摘要: 运用状态方程讨论焦汤系数和转换温度,通过对实际气体等焓膨
胀的焦汤系数及转换温度与理论值比较发现,实际气体的焦汤系和转换温度与
理论值偏差不大,基本能反映实际气体的焦耳一汤姆逊的各种基本关系,可应用于一般热力学的定性
分析。
关键词: ;等焓膨胀;焦耳一汤姆逊效应;焦汤系数;转换温度
分类号: 文献标识码: 文章编号:一一


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工业生产中天然气的液化,石油裂解气的低温分离,液态空气分离,都需要低温技术来实现。气体等焓膨
胀过程应用于制冷设备中,由于其结构简单易于操作的特点,在国防、能源、工业农业生产、医学等方面得到广
泛应用。
气体的等焓膨胀过程,也称为—效应,是指气体在不与外界进行热交换,并且在不做功的
条件下通过多孔塞膨胀,使得气体的温度发生变化。图为—实验装置示意图,在绝热管道
里,气体由压强为。温度为。,通过多孔塞中间虚线内所示后,压强降为。,温度变为,这一膨胀的前后
过程,系统的态函数焓保持不变,因此是一个等焓过程。
收稿日期: —
作者简介: 莫小梅,女,壮族,广西柳州人,百色学院化学与生命科学系讲师,研究方向为基础化学。
莫小梅/。气体等焓膨胀的焦耳一汤姆逊效应
图实验装置示意图
气体等焓膨胀时,温度随压力的变化率称为焦汤系数。
㈩
—实验中气体的膨胀过程是不可逆过程,但是它的初态和终态却都是平衡态。因此,我们可以设想一
种可逆过程将初态和终态连接起来,用平衡态热力学理论来处理。
焦汤系数
通过—实验发现,实际气体经过等焓膨胀后温度可能下降,也可能升高或不变,这取决于气体的种类
以及膨胀前气体的热力状态。
对于等焓膨胀过程由于总有,因此由式
当, 时,气体经微分节流后温度下降;
当一时,气体经微分节流后温度不变;
当时,气体经微分节流后温度升高。
可用实验进行测定,此外还可以用状态方程进行理论分析。
利用热力学关系式可以得到
一一
对十理想气体始终确一,而买际气体口正负。
,也可以运用状态方程导出。
由方程啪, ..⋯
在低压状况下,如一个标准大气压下方程可看成是一种展开到二级项的方程,其第
二系数为:
一一
因压缩因子一而
, 故对于低压下的方程,可写成如下表示式

\一』,
恒压的情况下,对上式求导。
一寿㈤
把、的结果代人式,可得在一个标准大气压下方程的温度与的关系式
《百色学院学报年第期
一一
对气体而言,的气体常数一.· · ,—.×—/.一。
。气体的摩尔等压热容通过下式计算Ⅲ:
一. . 一一. 一丁. 一。一. 一
通过式计算出焦汤系数的理论值见表,而:焦汤系数的实验值引用文献。由表数据
作—关系图见图。由图可见,在较高温度下』的实验值与理论值偏差不大,而在较低温度下偏差
较大。
表的焦汤系数压强一.×。
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