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1、介质基础知识第1页，共93页，编辑于2022年，星期三第一部分第一部分 压力容器介质特性压力容器介质特性1、压力容器常用参数、压力容器常用参数2、物质的状态、物质的状态3、物质的可燃性、物质的可燃性4、物质的毒性、物质的毒性5、物质的腐蚀性、物质的腐蚀性6、几种介质的特性、几种介质的特性第2页，共93页，编辑于2022年，星期三1.11.1压力容器常用参数压力容器常用参数1.1.1温度温度一、温度的定义一、温度的定义二、温度的度量二、温度的度量三、摄氏温标与绝对温标三、摄氏温标与绝对温标四、压力容器涉及到的几个温度四、压力容器涉及到的几个温度1.1.2压力压力 一、定义一、定义 二、几个压力的

2、概念：绝对压力、表压力与负压力二、几个压力的概念：绝对压力、表压力与负压力 三、压力的来源三、压力的来源第3页，共93页，编辑于2022年，星期三1.1.11.1.1温度温度定义定义一、定义：一、定义：宏观上，温度是物体冷热程度的量度；微观上，温度宏观上，温度是物体冷热程度的量度；微观上，温度是物体分子的不规则热运动温烈程度的反映。温度愈高，物体分子是物体分子的不规则热运动温烈程度的反映。温度愈高，物体分子的不规则热运动愈激烈。的不规则热运动愈激烈。反之则下降，当温度达到绝对零度时，分反之则下降，当温度达到绝对零度时，分子热运动则完全停止。子热运动则完全停止。金属的温度与环境温度和介质温度有关

3、，壁厚截面上温度是有梯度金属的温度与环境温度和介质温度有关，壁厚截面上温度是有梯度的。的。定义：沿金属截面的平均温度为金属的温度。定义：沿金属截面的平均温度为金属的温度。第4页，共93页，编辑于2022年，星期三二、温度的度量二、温度的度量：温度的量度实质上是温差的量度。国际上规定的温度分度方法称为温标，是为了量度物体温度的量度实质上是温差的量度。国际上规定的温度分度方法称为温标，是为了量度物体温度的高低而对温度零点和分度方法所作的规定，也就是温度的单位制，温标的规定是选温度的高低而对温度零点和分度方法所作的规定，也就是温度的单位制，温标的规定是选取某种物质的两个恒定的温度为基准点，在此两点之

4、间加以等分来确定温度单位的尺度称取某种物质的两个恒定的温度为基准点，在此两点之间加以等分来确定温度单位的尺度称为度。为度。由于两个基准点之间所作的等分不同，因而出现了各种不同的温标，常见的有摄氏温标、由于两个基准点之间所作的等分不同，因而出现了各种不同的温标，常见的有摄氏温标、绝对温标、华氏温标和列氏温标等数种。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接绝对温标、华氏温标和列氏温标等数种。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本

5、单位。温度没有高极点，只有理论低极点温度的基本单位。温度没有高极点，只有理论低极点“绝对零度绝对零度”。“绝对零度绝对零度”是无法是无法通过有限步骤达到的。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标（通过有限步骤达到的。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标（）、热力）、热力学温标和国际实用温标。学温标和国际实用温标。1.1.11.1.1温度温度温度的度量与绝对温标温度的度量与绝对温标第5页，共93页，编辑于2022年，星期三三、摄氏温标三、摄氏温标（即摄氏温度，或叫百分度温标）：（即摄氏温度，或叫百分度温标）：摄氏温标由摄尔修斯于摄氏温标由摄尔修斯于1742年提出。年提出。1889年

6、第一届国际计量代表大会决年第一届国际计量代表大会决议取标准大气压力下的冰点为零度和水沸点为议取标准大气压力下的冰点为零度和水沸点为100度作为两个基准点，度作为两个基准点，在此两点之间分成在此两点之间分成100等分，每一等分温度间隔即为等分，每一等分温度间隔即为1摄氏度，以符号摄氏度，以符号表示，并以表示，并以T代表其读数。摄氏温标自此被定为国际温标。代表其读数。摄氏温标自此被定为国际温标。1.1.11.1.1温度温度温度的度量与绝对温标温度的度量与绝对温标第6页，共93页，编辑于2022年，星期三三、绝对温标（即热力学温度）：三、绝对温标（即热力学温度）：绝对温标由开尔文（绝对温标由开尔文（

7、18241907，英国物理学家），理论指出，当理想气体的温，英国物理学家），理论指出，当理想气体的温度达到绝对零度（即度达到绝对零度（即-273.15）时，气体的压强为零。绝对温标就是以气）时，气体的压强为零。绝对温标就是以气体分子热运动停止状态的温度为零度，并参照摄氏度的分度法建立温度体分子热运动停止状态的温度为零度，并参照摄氏度的分度法建立温度单位尺度。单位尺度。建立在卡诺循环基础上的理想而科学的温标，将水的冰点建立在卡诺循环基础上的理想而科学的温标，将水的冰点(0)取为取为273.16 K(K称开尔文，绝对温标的单位称开尔文，绝对温标的单位)，绝对温标的分度与摄氏温标相同。，绝对温标的分

8、度与摄氏温标相同。温度为温度为0 时，摄氏温度时，摄氏温度t=0-273.15K=-273.15，而，而绝对温度没有负值。绝对温度没有负值。1.1.11.1.1温度温度温度的度量与绝对温标温度的度量与绝对温标第7页，共93页，编辑于2022年，星期三第8页，共93页，编辑于2022年，星期三四、压力容器涉及的几个温度四、压力容器涉及的几个温度（1）温度）温度 金金属属温温度度：容容器器元元件件沿沿截截面面厚厚度度的的温温度度平平均均值值（由由于于金金属属壁壁面面温温度度计计算算很很麻麻烦烦，一一般取介质温度加或减般取介质温度加或减10-20得到得到）。工作温度：容器在正常工作情况下介质温度。工

9、作温度：容器在正常工作情况下介质温度。（2）最最高高、最最低低工工作作温温度度：容容器器在在正正常常工工作作情情况况下下可可能能出出现现介介质质最最高高、最最低低温温度。度。（3）设设计计温温度度：容容器器在在正正常常工工作作情情况况，设设定定的的元元件件的的金金属属温温度度（沿沿元元件件金金属属截截面面的的温度平均值）。温度平均值）。设计温度与设计压力一起作为压力容器的设计载荷条件。设计温度与设计压力一起作为压力容器的设计载荷条件。（4）试验温度：系指压力试验时容器壳体的金属温度。）试验温度：系指压力试验时容器壳体的金属温度。1.1.11.1.1温度温度压力容器涉及的几个温度压力容器涉及的几

10、个温度第9页，共93页，编辑于2022年，星期三金属元件两侧表面温度金属元件两侧表面温度 金属温度金属温度 介质（物料）温度介质（物料）温度金属温度金属温度=（twh+twc）/2tht1twhtwct2tc冷侧冷侧热侧热侧温度温度Q热热量量垢垢层层垢垢层层膜膜层层膜膜层层壳壁壳壁1.1.11.1.1温度温度第10页，共93页，编辑于2022年，星期三一、压力定义：一、压力定义：、垂直作用于物体上的力叫做、垂直作用于物体上的力叫做压力。压力。、物体的单位面积上受到的、物体的单位面积上受到的压力压力的大小叫做的大小叫做压强压强。1.1.21.1.2压力压力压力定义压力定义F第11页，共93页，编

11、辑于2022年，星期三F1.1.21.1.2压力压力压力定义压力定义第12页，共93页，编辑于2022年，星期三、公式：、公式：p=F/S 式中：式中：p表示压强，单位帕斯卡，表示压强，单位帕斯卡，F表示压力，单位牛顿（表示压力，单位牛顿（N），S表示受表示受力面积。力面积。、单位：在国际单位制中，压强的单位是、单位：在国际单位制中，压强的单位是帕斯卡帕斯卡，简称帕（这是为了纪念，简称帕（这是为了纪念科学家帕斯卡科学家帕斯卡Blaise pascal而命名的），用而命名的），用“Pa”表示，即表示，即牛顿牛顿/平方米平方米，1帕斯卡帕斯卡=1牛顿牛顿/米米2，即，即1Pa=1N/m2。压强的常

12、用单位有帕、千帕、兆帕、千。压强的常用单位有帕、千帕、兆帕、千克力克力/平方厘米、平方厘米、毫米水银柱毫米水银柱等；力的单位用等；力的单位用“牛顿（牛顿（N）”表示；面积的单表示；面积的单位用位用“米米2(m2)”和和“厘米厘米2(cm2)”表示。工程所用压强单位表示。工程所用压强单位“公斤力公斤力/厘米厘米2”的的换算关系为：换算关系为：1公斤力公斤力/厘米厘米2=10000公斤力公斤力/米米=9.8x104Pa1.1.21.1.2压力压力压力定义压力定义第13页，共93页，编辑于2022年，星期三5、补充说明、补充说明不少学科常常把压强叫做压力，同时把压力叫做总压力。这时的压力不表示力，不

13、少学科常常把压强叫做压力，同时把压力叫做总压力。这时的压力不表示力，而是表示而是表示垂直作用于物体单位面积上的力。垂直作用于物体单位面积上的力。所以不再考虑力的矢量性和接所以不再考虑力的矢量性和接触面的矢量性，而将压力作为一个标量来处理。触面的矢量性，而将压力作为一个标量来处理。在中学物理中，为避免作用力和单位面积作用力的混淆，一般不用压力来表在中学物理中，为避免作用力和单位面积作用力的混淆，一般不用压力来表示压强。示压强。1.1.21.1.2压力压力压力定义压力定义第14页，共93页，编辑于2022年，星期三如图，手指受压的感觉有什么不如图，手指受压的感觉有什么不同同?用力后这种感觉有何变化

14、用力后这种感觉有何变化?如图，与手掌接触的那部分气球如图，与手掌接触的那部分气球的形变较小，而手指顶着的那部的形变较小，而手指顶着的那部分形变明显；用力越大，形变越分形变明显；用力越大，形变越明显。明显。1.1.21.1.2压力压力压力定义压力定义第15页，共93页，编辑于2022年，星期三(1)当受力面积相同时，压力压力越大，压力的作用效果越明显；(2)当压力相同时，受力面积受力面积越小越小，压力的作用效果越明显；我要有一副滑雪板多好啊我要有一副滑雪板多好啊坦克使用履带而不用轮子坦克使用履带而不用轮子1.1.21.1.2压力压力压力定义压力定义第16页，共93页，编辑于2022年，星期三对于

15、压强的定义，应当着重领会四个要点：对于压强的定义，应当着重领会四个要点：1、受力面积一定时，压强随着压力的增大而增大。（此时压强与压力成正比）。、受力面积一定时，压强随着压力的增大而增大。（此时压强与压力成正比）。2、同一压力作用在支承物的表面上，若受力面积不同，所产生的压强大小也有、同一压力作用在支承物的表面上，若受力面积不同，所产生的压强大小也有所不同。受力面积小时，压强大；受力面积大时，压强小。所不同。受力面积小时，压强大；受力面积大时，压强小。3、压力和压强是截然不同的两个概念：压力是支持面上所受到的并垂直于支持面的作用、压力和压强是截然不同的两个概念：压力是支持面上所受到的并垂直于支

16、持面的作用力，跟支持面面积大小无关。力，跟支持面面积大小无关。压强是物体单位面积受到的压力。压强是物体单位面积受到的压力。4、压力、压强的单位是有区别的。压力的单位是牛顿，踉一般力的单位是、压力、压强的单位是有区别的。压力的单位是牛顿，踉一般力的单位是相同的。压强的单位是一个复合单位，它是由力的单位和面积的单位组成的。在相同的。压强的单位是一个复合单位，它是由力的单位和面积的单位组成的。在国际单位制中是牛顿国际单位制中是牛顿/平方米，称平方米，称“帕斯卡帕斯卡”，简称，简称“帕帕”。1.1.21.1.2压力压力压力定义压力定义第17页，共93页，编辑于2022年，星期三第18页，共93页，编辑

17、于2022年，星期三二、几个压力的概念：绝对压力、表压力与负压力二、几个压力的概念：绝对压力、表压力与负压力 当容器内介质的压力等于大气压力时，压力表的指针指在零位。当容器内介质的压当容器内介质的压力等于大气压力时，压力表的指针指在零位。当容器内介质的压力大于大气压力时，压力表的指针才会转动，表上才有读数。此时压力表的读数力大于大气压力时，压力表的指针才会转动，表上才有读数。此时压力表的读数就是容器内介质压力超出大气压力的部分，即表压力，简称表压。就是容器内介质压力超出大气压力的部分，即表压力，简称表压。当容器内介质的压力低于外界大气压力时，则当容器内介质的压力低于外界大气压力时，则U型管压力

18、表的液面被大气压力压向型管压力表的液面被大气压力压向与容器相连的一端，形成液柱差与容器相连的一端，形成液柱差H，H的压力值即为介质的压力低于大气压力的部分，的压力值即为介质的压力低于大气压力的部分，称为称为负压力或真空，简称负压负压力或真空，简称负压。只有当表压力是负数时，绝对压力才有可能小只有当表压力是负数时，绝对压力才有可能小于大气压力，而出现负压。于大气压力，而出现负压。通常所说的容器压力或介质压力均指表压力而言。通常所说的容器压力或介质压力均指表压力而言。容器内介质的实际压力称为容器内介质的实际压力称为绝对压力绝对压力，用符号，用符号“P绝绝”来表示。用各种压力表测来表示。用各种压力表

19、测量容器介质的压力得到的压力数值称为量容器介质的压力得到的压力数值称为表压力表压力，用，用“P表表”表示。表示。1.1.21.1.2压力压力几个压力的概念几个压力的概念第19页，共93页，编辑于2022年，星期三三、压力的来源三、压力的来源外部外部：压缩机、泵、锅炉：压缩机、泵、锅炉内部内部：气体受热膨胀（：气体受热膨胀（PV/T=n(常数）常数）液化气体受热汽化（气液共存的平衡状态）液化气体受热汽化（气液共存的平衡状态）液体温升导致的膨胀（液体的膨胀系数，液体温升导致的膨胀（液体的膨胀系数，LPG上升上升1度，压力上升度，压力上升23MPa）化学反应产生（放热、产生气体的反应）化学反应产生（

20、放热、产生气体的反应）1.1.21.1.2压力压力压力的来源压力的来源第20页，共93页，编辑于2022年，星期三压力的来源（外部）：压力的来源（外部）：1、由各类气体压缩机泵供给压力。例如贮气罐、缓冲罐、压缩机的、由各类气体压缩机泵供给压力。例如贮气罐、缓冲罐、压缩机的各段分离容器等，这些容器的工作压力取决于压缩机出口和泵出各段分离容器等，这些容器的工作压力取决于压缩机出口和泵出口的压力。口的压力。2、由蒸汽锅炉、废热锅炉供给的压力。工作介质为蒸汽的压力、由蒸汽锅炉、废热锅炉供给的压力。工作介质为蒸汽的压力容器。容器。1.1.21.1.2压力压力压力的来源压力的来源第21页，共93页，编辑于

21、2022年，星期三压力的来源（内部）：压力的来源（内部）：1、密闭容器中的气态介质，由于温度升高导致体积膨胀，但受到容器内空间的限、密闭容器中的气态介质，由于温度升高导致体积膨胀，但受到容器内空间的限制而产生压力或压力增大。制而产生压力或压力增大。2、密闭容器中的液体介质，当容器工作温度高于标准沸点时，液体沸、密闭容器中的液体介质，当容器工作温度高于标准沸点时，液体沸腾汽化，体积膨胀，但受到容器内空间的限制而产生压力或压力增腾汽化，体积膨胀，但受到容器内空间的限制而产生压力或压力增大。此时容器的压力取决于该温度下的大。此时容器的压力取决于该温度下的饱和蒸汽压饱和蒸汽压。以水为例，当工以水为例，

22、当工作温度为作温度为120，容器内的压力约为，容器内的压力约为0.20MPa，当工作温度为，当工作温度为200 时，容时，容器内的压力约为器内的压力约为1.56MPa；1.1.21.1.2压力压力压力的来源压力的来源第22页，共93页，编辑于2022年，星期三压力的来源（内部）：压力的来源（内部）：3、密闭容器中的液化气体介质，以气液两相共存，在有足够的气相空间条、密闭容器中的液化气体介质，以气液两相共存，在有足够的气相空间条件下，容器内的压力就是随温度变化饱和蒸汽压。在各种不同液体在不件下，容器内的压力就是随温度变化饱和蒸汽压。在各种不同液体在不同温度下有不同饱和蒸汽压。同温度下有不同饱和蒸

23、汽压。4、密闭容器中如果充满液态介质，由于温度升高导致液体体积膨胀，但受、密闭容器中如果充满液态介质，由于温度升高导致液体体积膨胀，但受到容器内空间的限制而产生压力或压力增大。此时容器的压力取决于液到容器内空间的限制而产生压力或压力增大。此时容器的压力取决于液体的体积膨胀系数。因此过量充装液化介质是十分危险的。体的体积膨胀系数。因此过量充装液化介质是十分危险的。5、由于化学反应应产生压力或压力增大。一般发生在反应器和聚合釜中进、由于化学反应应产生压力或压力增大。一般发生在反应器和聚合釜中进行。行。1.1.21.1.2压力压力压力的来源压力的来源第23页，共93页，编辑于2022年，星期三 1.

24、2.1物质状态的变化物质状态的变化 1.2.2状态方程式状态方程式 1.2.3相平衡相平衡1.21.2物质的状态物质的状态熔化与凝固熔化与凝固汽化与液化汽化与液化升华与凝华升华与凝华过程过程特点特点晶体与非晶体晶体与非晶体汽化汽化蒸发蒸发沸腾沸腾特点特点影响因素影响因素液化液化特点特点方法方法理想气体理想气体真实气体真实气体状态方程式状态方程式分压及分体积定律分压及分体积定律状态方程式状态方程式液化及临界参数液化及临界参数对应状态原理及压缩因子图对应状态原理及压缩因子图第24页，共93页，编辑于2022年，星期三 自然界中物质所呈现的聚集状态（或称形态）通常有气态、液态和固自然界中物质所呈现的

25、聚集状态（或称形态）通常有气态、液态和固态。其中任何一种聚集状态只能在一定的条件下（温度、压力等）态。其中任何一种聚集状态只能在一定的条件下（温度、压力等）存在。当条件发生变化时，物质分子间的相互位置就发生相应变化，存在。当条件发生变化时，物质分子间的相互位置就发生相应变化，即表现为即表现为状态的变化。状态的变化。1.21.2物质的状态物质的状态物质状态的变化物质状态的变化固态液态气态熔化熔化液化液化汽化汽化凝固凝固(吸热)(放热)(放热)(吸热)第25页，共93页，编辑于2022年，星期三1.21.2物质的状态物质的状态第26页，共93页，编辑于2022年，星期三汽化：物质由液态变为气态的现

26、象。汽化：物质由液态变为气态的现象。汽化有两种方式：蒸发和沸腾汽化有两种方式：蒸发和沸腾蒸发的特点：蒸发的特点：只发生在液体的表面只发生在液体的表面在任何温度下都可发生在任何温度下都可发生缓慢的汽化缓慢的汽化需要吸热，有制冷作用需要吸热，有制冷作用1.21.2物质的状态物质的状态物质状态的变化物质状态的变化第27页，共93页，编辑于2022年，星期三影响蒸发快慢的因素：影响蒸发快慢的因素：液体的温度液体的温度液体表面积的大小液体表面积的大小液体表面附近空气流动的快慢液体表面附近空气流动的快慢1.21.2物质的状态物质的状态物质状态的变化物质状态的变化第28页，共93页，编辑于2022年，星期三

27、沸腾：在沸腾：在一定大气压一定大气压下，加热液体到下，加热液体到某一温度某一温度时，在液体表面和内部同时时，在液体表面和内部同时发生的剧烈的汽化现象，相应的温度叫沸点。发生的剧烈的汽化现象，相应的温度叫沸点。沸腾的现象：沸腾的现象：沸腾前气泡较小，沸腾时变大沸腾前气泡较小，沸腾时变大沸腾前声音较大，沸腾时变小沸腾前声音较大，沸腾时变小沸腾前温度升高，继续加热，达到一定温度沸腾，且温度不变沸腾前温度升高，继续加热，达到一定温度沸腾，且温度不变停止加热，不再沸腾停止加热，不再沸腾液体沸腾时的温度叫沸点。在标准大气压下水的沸点是液体沸腾时的温度叫沸点。在标准大气压下水的沸点是1001.21.2物质的

28、状态物质的状态物质状态的变化物质状态的变化第29页，共93页，编辑于2022年，星期三沸腾的特点：沸腾的特点：沸腾的条件：沸腾的条件：表面和内部同时发生汽化表面和内部同时发生汽化 1、达到沸点、达到沸点在一定的温度（沸点）下发生在一定的温度（沸点）下发生 2、继续吸热、继续吸热剧烈的汽化剧烈的汽化需要吸热需要吸热1.21.2物质的状态物质的状态物质状态的变化物质状态的变化t/p/kPa10020030050100150注：注：气压越高，沸点越高；气压越低，沸点越低。气压与海拔有关，气压越高，沸点越高；气压越低，沸点越低。气压与海拔有关，海拔越高，气压越低，反之亦然。海拔越高，气压越低，反之亦然

29、。第30页，共93页，编辑于2022年，星期三1.21.2物质的状态物质的状态物质状态的变化物质状态的变化蒸发蒸发沸腾沸腾相同点相同点不不同同点点发生部位发生部位温度条件温度条件剧烈程度剧烈程度温度变化温度变化影响因素影响因素方式方式项目项目都是汽化现象，都能使液体变为气体，都吸收热量都是汽化现象，都能使液体变为气体，都吸收热量液面液面内部、液面同时进行内部、液面同时进行任何温度任何温度一定温度（沸点）一定温度（沸点）缓慢缓慢剧烈剧烈降低降低不变不变1.1.液体温度的高低液体温度的高低2.2.液体表面积的大小液体表面积的大小3.3.液体表面空气流动的快慢液体表面空气流动的快慢4.4.液体汽压的

30、高低液体汽压的高低液面气压的高低液面气压的高低第31页，共93页，编辑于2022年，星期三液化：液化：物质由气态变为液态的现象，液化时气体会物质由气态变为液态的现象，液化时气体会放出放出热。热。使气体液化的方法有两种：使气体液化的方法有两种：降低温度降低温度和和压缩体积压缩体积。1.21.2物质的状态物质的状态物质状态的变化物质状态的变化降低温度气体液化压缩体积降低温度气体液化压缩体积气体压缩体积后液化气体压缩体积后液化第32页，共93页，编辑于2022年，星期三 一、理想气体状态方程一、理想气体状态方程1.21.2物质的状态物质的状态状态方程式状态方程式 物质的量n不确定时 物质的量n确定时

31、第34页，共93页，编辑于2022年，星期三1.21.2物质的状态物质的状态状态方程式状态方程式低压气体实验定律：低压气体实验定律：（1）玻义尔定律）玻义尔定律(R.Boyle,1662):pV pV 常数常数 （n,Tn,T 一定）一定）（2）盖）盖.吕萨克定律吕萨克定律(J.Gay-Lussac,1808)：V/T V/T 常数常数 (n n，p p 一定一定)（3）阿伏加德罗定律（）阿伏加德罗定律（A.Avogadro,1811)V/n 常数常数 (T,p 一定一定)第35页，共93页，编辑于2022年，星期三1.21.2物质的状态物质的状态状态方程式状态方程式以上三式结合以上三式结合

32、理想气体状态方程理想气体状态方程 pV=nRT pVn=RT 单位：单位：p Pa V m3 T K n mol R J mol-1 K-1 R 摩尔气体常数摩尔气体常数R 8.314510 J mol-1 K-1 第36页，共93页，编辑于2022年，星期三1、指定状态下计算系统中各宏观性质、指定状态下计算系统中各宏观性质 p 、V 、T 、n 、m 、M 、(=m/V)基本公式基本公式:1.21.2物质的状态物质的状态状态方程式状态方程式2、状态变化时、状态变化时,计算系统各宏观性质计算系统各宏观性质 p 、V 、T 、n 、m 、M 、(=m/V)基本公式基本公式:第37页，共93页，编

33、辑于2022年，星期三当当n 一定时一定时当当T一定时一定时当当p一定时一定时当当V一定时一定时1.21.2物质的状态物质的状态状态方程式状态方程式理想气体、理想气体混合物、低压实际气体理想气体、理想气体混合物、低压实际气体第38页，共93页，编辑于2022年，星期三1、饱和汽：饱和汽：在密闭容器中的液体不断的蒸发，液面上的蒸气也不断地在密闭容器中的液体不断的蒸发，液面上的蒸气也不断地凝结，当这两个同时存在的过程达到凝结，当这两个同时存在的过程达到动态平衡动态平衡时，宏观的蒸发也停时，宏观的蒸发也停止了，这种与液体处于动态平衡的蒸气叫做饱和汽。止了，这种与液体处于动态平衡的蒸气叫做饱和汽。2、

34、饱和汽压：、饱和汽压：在一定温度下，饱和汽的在一定温度下，饱和汽的分子数密度分子数密度是一定的，因是一定的，因而而饱和汽的压强饱和汽的压强也是一定的，这个压强叫做这种液体的饱和汽压。也是一定的，这个压强叫做这种液体的饱和汽压。1.21.2物质的状态物质的状态气体液化及临界参数气体液化及临界参数第39页，共93页，编辑于2022年，星期三h 水蒸气压力很低，容器内充满水蒸气水蒸气压力很低，容器内充满水蒸气i 逐渐增加活塞上的压力，气体被压缩，体积减小，压力增大逐渐增加活塞上的压力，气体被压缩，体积减小，压力增大j 压力增加到压力增加到101.325kPa 时，稍微增加一点外压，容器中开始有水滴出

35、时，稍微增加一点外压，容器中开始有水滴出现并不断增多，现并不断增多，容器内压力不变容器内压力不变；k 水蒸气全部转变为水，容器内压力不变，水蒸气全部转变为水，容器内压力不变，l 继续增加外压，液体被压缩，体积变化不大继续增加外压，液体被压缩，体积变化不大恒恒温温下下水水蒸蒸气气的的液液化化(100)1.21.2物质的状态物质的状态气体液化及临界参数气体液化及临界参数第40页，共93页，编辑于2022年，星期三3、液体的饱和蒸气压、液体的饱和蒸气压 1）定义定义一定温度下密闭容器中某纯液体处于一定温度下密闭容器中某纯液体处于气液平衡气液平衡共存时液面上方的蒸气压共存时液面上方的蒸气压力，以力，以

36、p*表示。表示。气液平衡时气液平衡时：气体称为气体称为饱和蒸气饱和蒸气；液体称为液体称为饱和液体饱和液体；压力称为压力称为饱和蒸气压饱和蒸气压。气气液液p*1.21.2物质的状态物质的状态气体液化及临界参数气体液化及临界参数第41页，共93页，编辑于2022年，星期三1.21.2物质的状态物质的状态气体液化及临界参数气体液化及临界参数第42页，共93页，编辑于2022年，星期三Ps/kPat/O20406080100120140 几点说明：几点说明：（1）饱和汽压随温度的升高而增大。）饱和汽压随温度的升高而增大。（2）饱和汽压与蒸气所占的体积无关，也和这种）饱和汽压与蒸气所占的体积无关，也和这

37、种体积中有无其他气体无关。体积中有无其他气体无关。（3）液体沸腾的条件就是饱和汽压和外部压）液体沸腾的条件就是饱和汽压和外部压强相等强相等1.21.2物质的状态物质的状态气体液化及临界参数气体液化及临界参数第43页，共93页，编辑于2022年，星期三2）性质）性质表表1.3.1 水、乙醇和苯在不同温度下的饱和蒸气压水、乙醇和苯在不同温度下的饱和蒸气压饱和蒸气压是温度的函数饱和蒸气压是温度的函数饱和蒸气压是纯物质特有的性质，由其本性决定饱和蒸气压是纯物质特有的性质，由其本性决定1.21.2物质的状态物质的状态气体液化及临界参数气体液化及临界参数第44页，共93页，编辑于2022年，星期三4 4、

38、临界参数：压缩气体和液化气体、临界参数：压缩气体和液化气体临界温度临界温度和和临界压力临界压力是了解气体压缩和液化的两个重要数据：是了解气体压缩和液化的两个重要数据：1.1.当温度在临界温度以上时，无论施加多大压力都不能是气体液化，只能是压缩。当温度在临界温度以上时，无论施加多大压力都不能是气体液化，只能是压缩。当温度在临界温度以下时，气体才有可能液化。当温度在临界温度以下时，气体才有可能液化。2.2.在临界温度时，只要施加比临界压力略大的压力，就可以使气体液化。压力过大在临界温度时，只要施加比临界压力略大的压力，就可以使气体液化。压力过大只能浪费动力、损坏机件和产生危险，对液化没有多大的帮助

39、。只能浪费动力、损坏机件和产生危险，对液化没有多大的帮助。3.3.在沸点温度时，在常压下即能使气体液化。在沸点温度时，在常压下即能使气体液化。4.4.在临界温度和沸点温度范围内，只需施加小于临界压力的压力即可使在临界温度和沸点温度范围内，只需施加小于临界压力的压力即可使气体液化。气体液化。1.21.2物质的状态物质的状态气体液化及临界参数气体液化及临界参数第45页，共93页，编辑于2022年，星期三临界温度：临界温度：气体液化的必要条件。只有在某一特定温度之下，气体才能通过气体液化的必要条件。只有在某一特定温度之下，气体才能通过压缩的方法加以液化，这一温度界限称为临界温度。也就是能使气体液化压

40、缩的方法加以液化，这一温度界限称为临界温度。也就是能使气体液化的最高温度。的最高温度。临界压力：临界压力：在临界温度时，能使气体液化的最小压力叫做临界压力（在临界温度时，能使气体液化的最小压力叫做临界压力（Critical Critical Pressure)Pressure)。例如：氨的临界温度是例如：氨的临界温度是132.5132.5度度,再此温度下还需再此温度下还需112.5112.5个大气压个大气压(临界压力临界压力)才能使才能使其液化。其液化。1.21.2物质的状态物质的状态气体液化及临界参数气体液化及临界参数第46页，共93页，编辑于2022年，星期三沸点：沸点：当液体的饱和蒸气压

41、与外界压力相等时的温度。当液体的饱和蒸气压与外界压力相等时的温度。正常沸点：正常沸点：液体的饱和蒸气压为液体的饱和蒸气压为101.325kPa101.325kPa时的温度。时的温度。T一定时：一定时：pB pB*，B气体凝结为液体至气体凝结为液体至pBpB*（此规律不受其它气体存在的影响）（此规律不受其它气体存在的影响）液体在某一恒定温度下的饱和蒸气压是该温度下液体在某一恒定温度下的饱和蒸气压是该温度下使其蒸气液化所需施加的使其蒸气液化所需施加的最小压力。最小压力。1.21.2物质的状态物质的状态气体液化及临界参数气体液化及临界参数第47页，共93页，编辑于2022年，星期三 任何物质在不同外

42、界条件（温度、压力）下，都可以气态、液态或任何物质在不同外界条件（温度、压力）下，都可以气态、液态或者固态存在。外界条件变化时，物质分子间的作用力大小和分子运动者固态存在。外界条件变化时，物质分子间的作用力大小和分子运动的剧烈程度也会变化。当外界条件变化到一定程度时，量变引直起质的剧烈程度也会变化。当外界条件变化到一定程度时，量变引直起质变，物质的分子就会重新排列，它的状态也就会随着发生转变。变，物质的分子就会重新排列，它的状态也就会随着发生转变。物质的状态的变化叫态变，态变是物理变化，其过程不能有化学变化。物质的状态的变化叫态变，态变是物理变化，其过程不能有化学变化。物质在一个有限的、闭合的

43、系统里（例如容器内）发生的态变在热力物质在一个有限的、闭合的系统里（例如容器内）发生的态变在热力学中叫做相变。相变能够表示出各相（气、液、固）之间量的差异。在工学中叫做相变。相变能够表示出各相（气、液、固）之间量的差异。在工程学科中，常把态变与相变看作同一概念，习惯上都称相变。程学科中，常把态变与相变看作同一概念，习惯上都称相变。1.21.2物质的状态物质的状态相平衡相平衡第48页，共93页，编辑于2022年，星期三 系统有很多性质，其中主要包含温度、压力、体积、组成等等。当系系统有很多性质，其中主要包含温度、压力、体积、组成等等。当系统的性质都有确定的数值时，系统就处于确定的状态。反之，当系

44、统的统的性质都有确定的数值时，系统就处于确定的状态。反之，当系统的状态确定之后，系统的性质必然有确定的数值。状态确定之后，系统的性质必然有确定的数值。系统的性质之间有一定的联系，所以在描述系统的状态时，并不需要列出系统的系统的性质之间有一定的联系，所以在描述系统的状态时，并不需要列出系统的全部性质，而根据需要列出其必要的性质就可以了。对于一个纯物质的系统（例如全部性质，而根据需要列出其必要的性质就可以了。对于一个纯物质的系统（例如瓶装单组分的气体），除了指明物质的种类外，描述系统的状态往往只要瓶装单组分的气体），除了指明物质的种类外，描述系统的状态往往只要压力、温压力、温度和体积度和体积三个性

45、质中的任意两个就满足要求。对混合物质，还需要列出其组成三个性质中的任意两个就满足要求。对混合物质，还需要列出其组成等其他性质。或者说物质的相平衡状态取决于等其他性质。或者说物质的相平衡状态取决于压力、温度和体积压力、温度和体积，若有一个条，若有一个条件发生变化，则与其相对应的相平衡就遭到破坏，同时发生相变过程，从而件发生变化，则与其相对应的相平衡就遭到破坏，同时发生相变过程，从而建立新的相平衡关系，直至达到新的平衡。建立新的相平衡关系，直至达到新的平衡。1.21.2物质的状态物质的状态相平衡相平衡第49页，共93页，编辑于2022年，星期三 在密闭的容器由于逸出液面的气体分子无法逃出容器，只能

46、聚留在液面上在密闭的容器由于逸出液面的气体分子无法逃出容器，只能聚留在液面上方的气相空间里，这些气体分子在其自由运动中碰撞到液面时会发生凝结，方的气相空间里，这些气体分子在其自由运动中碰撞到液面时会发生凝结，返回液体里去。其返回的分子数随液面上方气相空间的蒸气密度的增大而增返回液体里去。其返回的分子数随液面上方气相空间的蒸气密度的增大而增多，随着蒸气密度的不断增大，液体的蒸发速度逐渐减慢。当逸出液面的分多，随着蒸气密度的不断增大，液体的蒸发速度逐渐减慢。当逸出液面的分子数与返回液体的分子数相等时，就达到了动态平衡，从宏观上讲，液体就子数与返回液体的分子数相等时，就达到了动态平衡，从宏观上讲，液

47、体就不再蒸发，气、液两相就处于相对稳定的共存存状态。这种状态称为不再蒸发，气、液两相就处于相对稳定的共存存状态。这种状态称为饱和状饱和状态态。其液体叫。其液体叫饱和液体饱和液体，其密度叫，其密度叫饱和液体密度饱和液体密度；饱和液体面上的蒸气叫；饱和液体面上的蒸气叫饱和蒸气密饱和蒸气密度度，其压力叫，其压力叫饱和蒸气压。饱和蒸气压。物质处于一定温度下的饱和状态参数（密度、压力）物质处于一定温度下的饱和状态参数（密度、压力）都具有各自的恒定值，当温度升高时，液体分子的动能也随着增加，逸入气都具有各自的恒定值，当温度升高时，液体分子的动能也随着增加，逸入气相的分子数目增多，同时由于液体自身的膨胀迫使

48、蒸气空间缩小，所以蒸气相的分子数目增多，同时由于液体自身的膨胀迫使蒸气空间缩小，所以蒸气密度就增大，而液体密度则相应减小。蒸气密度的增大可以直接反映为蒸气密度就增大，而液体密度则相应减小。蒸气密度的增大可以直接反映为蒸气压的升高，这说明了饱和蒸气压随温度的上升而增高的实验事实。压的升高，这说明了饱和蒸气压随温度的上升而增高的实验事实。1.21.2物质的状态物质的状态相平衡相平衡第50页，共93页，编辑于2022年，星期三 当容器泄压或用抽空液面上方蒸气的办法，使容器内液面上方的蒸气呈不饱和状态，也当容器泄压或用抽空液面上方蒸气的办法，使容器内液面上方的蒸气呈不饱和状态，也就是把液面上方的压力降

49、低到液体同温度的饱和蒸气以下时，才会使液体的就是把液面上方的压力降低到液体同温度的饱和蒸气以下时，才会使液体的蒸发加速直至蒸发加速直至发生沸腾发生沸腾，由于气化热的大量消耗，引起液体内部分子的平均运能减小而使温，由于气化热的大量消耗，引起液体内部分子的平均运能减小而使温度降低（即液体被冷却），常见的现象是容器外壁结霜。但当停止泄压或停度降低（即液体被冷却），常见的现象是容器外壁结霜。但当停止泄压或停止抽空以后，液面上方的蒸气又逐渐恢复到饱和状态。当液体处于过热状态止抽空以后，液面上方的蒸气又逐渐恢复到饱和状态。当液体处于过热状态和蒸气处于过饱和状态，由于蒸气中的液滴消失，以致所谓和蒸气处于过饱

50、和状态，由于蒸气中的液滴消失，以致所谓“干蒸气干蒸气”的压的压力下降到等于同温度的饱和蒸气压时，过热液体就会发生剧烈气化，这种称力下降到等于同温度的饱和蒸气压时，过热液体就会发生剧烈气化，这种称为为液体的暴沸液体的暴沸现象往往会引起容器爆破。现象往往会引起容器爆破。如果排气或排液（特别是排气）过速，降压太快，如果排气或排液（特别是排气）过速，降压太快，则由蒸气的不饱和状态转变成引起暴沸的液体过热状态，即液体的温度高于它所处压力下则由蒸气的不饱和状态转变成引起暴沸的液体过热状态，即液体的温度高于它所处压力下的沸点时，于是气液两相间失去平衡，液体瞬即大量气体，一发而不可收，此种失控现象的沸点时，于