- Để đơn giản ta giả sử hệ gồm: chất lỏng vă hơi baỏ hịa của nĩ Hệ như vậy gồm hai pha: pha lỏng vă pha hơi ( số cấu tử i = 2).
CHƯƠNG VII: KHÍ THỰC
7.3.2 Họ đường đẳng nhiệt thực nghiệm Angdriu (Andrews)
1866. Angdriu lấy 1 mol khí CO2 rồi nĩn đẳng nhiệt ở câc nhiệt độ T khâc nhau. Từ đĩ thu được một họ đường đẳng nhiệt gọi lă họ đường đẳng nhiệt thực nghiệm Ăngdiu như sau:
+ Đối với CO2 cũng cĩ một nhiệt độ T = TK = 3040K, đường đẳng nhiệt cĩ điểm uốn K, mă tiếp tuyến tại K song song với trục hoănh.
+ Khi T < TKđường đẳng nhiệt cĩ đoạn ngang BC:
. Đầu tiín: khi nĩn khí thì V giảm, p tăng (đoạn AB), nếu tiếp tục nĩn thì V tiếp tục giảm nhưng âp suất p khơng tăng nữa khi đĩ CO2 bắt đầu hĩa lỏng; đến C (V = VC) thì CO2 hĩa lỏng hoăn toăn.
. Đoạn BC, CO2ở trạng thâi hỗn hợp: vừa thể khí vừa thể hơi nín được gọi lă hơi bảo hịa. Âp suất pB: gọi lă âp suất hơi bảo hịa.
. Khi CO2 đê hoăn toăn hĩa lỏng nếu tiếp tục nĩn thì thể tích V giảm rất ít, nhưng âp suất p tăng nhanh; đưịng biểu diễn dạng dốc đứng (ứng với đoạn CD). Từ D nếu tiếp tục nĩn thì câc tinh thể CO2 bắt đầu xuất hiện. (Ta khơng xĩt qúa trình nầy).
. Khi nhiệt độ T của CO2 căng gần nhiệt độ TK (T < TK) thì đoạn nằm ngang BC căng ngắn; khi T = TKđoạn nằm ngang thu vềđiểm uốn K. Điểm K được gọi lă điểm
tới hạn; trạng thâi ứng với K gọi lă trạng thâi tới hạn (pK:âp suất tới hạn; VK: thể tích tới hạn; TK: nhiệt độ tới hạn).
+ Khi T > TK CO2 khơng bị hĩa lỏng khi nĩn đẳng nhiệt, đường biểu diễn cĩ dạng hình Hyperbol giống nhưđường đẳng nhiệt của khí lý tưởng.
Nối câc điểm đầu của đoạn nằm ngang BC ta được 1 đường cong hình chuơng.
Đường nầy vă đường đăíng nhiệt tới hạn TK chia mặt (opv) thănh 4 miền. - Miền I vă miền II: CO2ở thể khí, được gọi lă miền khí.
- Miền III : CO2ở thể lỏng vă hơi bảo hịa, được gọi lă miền hỗn hợp. - Miền IV : CO2ở thể lỏng, được gọi lă miền lỏng.
Lưu ý :
- Nĩn đẳng nhiệt câc chất khí khâc, họ đường Angdriu cĩ cùng dạng nhưng cĩ nhiệt độ tới hạn TK khâc nhau.
- Nếu biến đổi ngược lại tức lă giản
đẳng nhiệt, thì câc biến đổi trín sẽ được thực hiện theo chiều nguợc lại tức lă từ
lỏng sang khí.
7.3.3 Nhận xĩt
So sânh kết qủa thu được từ hai họ đường đẳng nhiệt Vandecvan vă Angdriu ta rút ra một số nhận xĩt sau:
- Cả hai họ đường đẳng nhiệt đều qua điểm uốn K tại nhiệt độ TK.
- Ở nhiệt độ T > TKđường đẳng nhiệt lý thuyết Vandecvan phù hợp với đường thực nghiệm Angdriu
- Ở nhiệt độ T < TKđường lý thuyết cĩ đoạn lồi vă đoạn lõm, cịn đường thực nghiệm cĩ đoạn nằm ngang. Như vậy phương trình Vandecvan chưa mơ tả được câc trạng thâi mă thực nghiệm phât hiện.
Tuy vậy nhiều trạng thâi ứng với một sốđiểm nằm trín đoạn lồi lõm của đường lý thuyết cĩ thể quan sât được bằng thực nghiệm, như khi nĩn đẳng nhiệt CO2 thật tinh khiết, ta gặp hiện tượng sau :
- Nĩn khí tới khi p > pB rồi mă CO2 vẫn chưa hĩa lỏng, hiện tượng đĩ gọi lă hiện tượng chậm hĩa lỏng. CO2
ApK pK T1 TT2 K T3 T4 K C B V p O I II III IV D Hình 7.7 A B C b pB p c
lúc nầy vẫn cịn ở thể hơi nín được gọi lă hơi quâ bảo hịa.
Để lăm mất hiện tượng nầy thì chỉ cần cho văo CO2 một ít hạt bụi hoặc điện tử tự do lă hơi quâ bảo hịa bắt đầu hĩa lỏng. Trín đồ thị, hơi quâ bảo hịa
ứng với đoạn Bb.
- Cho giản khí đẳng nhiệt (trong quâ trình ngược), khi p < pC mă CO2 vẫn chưa bay hơi, biểu đồ ứng với đoạn Cc; hiện tượng chậm bay hơi. Vậy: chỉ cịn cĩ đoạn cb trín biểu đồ lă chưa quan sât được bằng thực nghiệm.
- Tĩm lại: Hai họđường đẳng nhiệt lý thuyết vă thực nghiệm khâ phù hợp nhau,
điều nầy chứng tỏ phương trình Vandecvan cĩ thể âp dụng được cho một giới hạn rộng của nhiệt độ vă âp suất khí thực.