改进的立方型状态方程在碱金属气体性质中的应用

发布时间：2020-09-03 21:02

　　随着材料制备及冶金过程的发展,金属气体相关热力学性质的研究受到越来越多的关注。作为一类特殊的金属,碱金属具有较低的熔沸点,广泛应用于工业中。压缩因子(Compressibility factors)及第二维里系数(Second virial coefficient)常用来表达气体实际状态与理想情况的偏差,是其它热力学性质的桥梁,通过实验获得还存在一定难度,作为基础的热力学参数,其理论计算研究具有重要的意义。本课题以碱金属气体为研究对象,基于S-R-K(Soave-Redlich-Kwong)及P-R(Peng-Robinson)方程,根据文献报道的600~1700 K温度范围内PVT数据(Na、K、Rb、Cs),提出改进的α函数形式,通过非线性拟合获得新α函数的参数。利用Na、K、Rb、Cs的α参数关联碱金属的偏心因子获得改进后α函数的通式,并进行了一致性检验,将改进的α函数与原方程α函数的计算结果对比,结果准确,同时建立了S-R-K方程及P-R方程与压缩因子、第二维里系数的关联式,确定其计算方法。计算了在1000~50×10~5 Pa压力条件下、700~3000 K温度范围内的碱金属气体压缩因子,并和文献值进行比较,平均绝对偏差小于4.4%。利用第二维里系数的两种关联式,分别使用两个改进的立方型状态方程计算了碱金属气体在600~3000 K温度范围内的第二维里系数,与文献数据比较,吻合较好,并通过关联式计算了碱金属气体的波义耳(Boyle)温度,计算结果与临界温度呈线性关系。研究结果对立方型方程计算金属气体热力学性质,以及其它金属气体热力学性质的实验与计算提供理论方法及研究思路。
【学位单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG146.26
【部分图文】：

维里系数,维里方程

第一章绪参数也都能进行计算，例如焓、熵、内能、Helmholtz 函数和 Gibbs 函维里方程的优点还在于可在很大温度范围内精确在现气相密度数据。态方程中，维里方程占有重要的地位，许多著名的经验型状态方程，例方程和 MH 方程等，实质上都是以维里方程作为出发点。图 1.1 为维里的研究现状。

状态方程

第二章立方型状态方程的改进态方程态方程(Equation of state)，亦称“物态方程”，是均相平衡体系压力、温度之间所存在的函数关系式[46]。由相律的定义可知，对于纯流体来个性质一旦有两个确定，那么其状态就不会再改变了，可用函数表f（ p， Vm，T）=0 （质原子或分子之间的相互作用力以及其热运动，从某种程度来说决定的形式。目前文献中大多数状态方程都是通过实验数据拟合得到，当状态方程是使用参数估计法得到。状态方程不仅可以表征 Vm、T、p，而且还可以通过相应的状态方程得到某些物质的热力学性质，与合则相结合，还可以得到混合体系准确的热力学参数[47]。状态方程的图 2.1。

关系图,纯物质,关系图,体液

图 2.2 纯物质的 p-V 关系图Fig. 2.2 Pure substance p-V relationship.是气体的另一种极限状态。在临界温度以上，不论使气体液化，所以要想使气体液化，则必须在临界力，气体与液体的性质在临界状态时完全相同[49]。表 2.1 碱金属的临界性质[5 1 ]Table 2.1 The critical parameters of alkali metals .金属 TC（K） pC（10-6Pa）Li 4085.00 172.25Na 2573.00 35.464K 2223.00 16.212Rb 2111.10 13.4Cs 2048.10 11.65程

【参考文献】