ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термические свойства в однофазной области из "Термодинамические свойства воздуха " Перечень и краткая характеристика основных работ, содержащих оригинальные экспериментальные данные о плотности (либо о сжимаемости) воздуха в однофазной области, представлены в табл. 1.1. В таблице не упомянуты известные работы Хольборна и Отто [64—66], поскольку в них выполнена только обработка полученных ранее [67] экспериментальных данных. Также не указаны работы, в Которых измерения выполнены при давлениях, близких к атмосферному. Эти работы упомянуты, в частности, в библиографическом обзоре [57]. [c.5] В некоторых работах помимо данных для однофазной области содержатся сведения о плотности на кривой насыщения и в двухфазной области. Например, в работе Михельса и соавторов [84] помимо 199 опытных точек, относящихся к однофазной области, имеются данные для двухфазной области. В работе Бланка [34] только 117 точек из 423 получены в однофазной области остальные — в двух- и трехфазной областях. [c.5] Большое количество работ, посвященных экспериментальному определению плотности воздуха, является при детальном анализе кажущимся. [c.5] Как видно из табл. 1.1, некоторые работы выполнены еще в прошлом веке и представляют, по-видимому, лишь исторический интерес. Подробный анализ работ, опубликованных до 1968 г., выполнен в монографиях [7, 9]. Поэтому здесь приведем лишь краткие сведения, характеризующие точность экспериментальных данных и существенные для дальнейшего изложения. [c.6] Данные Хольборна и Шульца [67] согласуются с данными [84, 85] в пределах 0,05% по давлению. Результаты, полученные Пеннингом [91] и Витковским [ПО], отклоняются на 0,2—0,3% в среднем, при этом данные [ПО] при температурах ниже 0°С систематически завышены. Данные Коха [77] занижены примерно на 0,2% и не удовлетворяют предельному условию (2- 1 при (о- -0). Максимальные отклонения данных [77, ПО] от [84, 85] достигают 0,5%. [c.7] До 1968 г. область параметров, в которой были проведены экспериментальные исследования плотности воздуха, не отличалась широтой, характерной для других технически важных газов. При ЭТОМ отсутствовали данные при низких температурах, в том числе в жидкой фазе, при высоких температурах и давлениях. [c.7] В решениях Международного союза прикладной и теоретической химии (ШРАС) и в соответствующих решениях советских научных организаций воздух был упомянут в числе веществ, для которых таблицы термодинамических свойств должны быть составлены в первую очередь. Эти решения стимулировали проведение ряда важных экспериментальных работ [6, 10, 34, 96], которые существенно пополнили сведения о термических свойствах воздуха. Данные этих работ в совокупности не применялись для составления уравнений и расчета таблиц и детально не анализировались. Исключение составляют лишь данные [10], которые были использованы в [8, 19]. Поэтому целесообразно подробнее остановиться на упомянутых экспериментальных исследованиях. [c.7] В большинстве экспериментальных работ нет сведений о составе исследованного воздуха. Сообщается лишь о мерах по очистке от паров воды и от двуокиси углерода. Этого, по-видимому, достаточно, так как именно концентрации водяных паров и СО2 наименее стабильны. Незначительные колебания содержания кислорода и азота в силу близости их свойств не могут существенно влиять на термические свойства воздуха. [c.9] Несмотря на присутствие двуокиси углерода в воздухе, исследованном в работе [10], при сравнении полученных результатов с данными [85] различие составов не учитывалось, так как соответствующая поправка на порядок меньше погрешности эксперимента. [c.9] Погрешности измерения температуры и давления оценены в [10] как 0,02—0,07 К и 0,05% соответственно, погрешность определения массы — (2—30) 10 г. Максимальная возможная погрешность определения плотности (с учетом ошибок отнесения) составляет 0,15%. [c.9] Сравнение опытных данных [10] с данными [85] на изотерме 50 С показало, что расхождения значений удельного объема не превышают 0,05%. На изотермах 100, 150 и 200 С отклонение от данных Хольборна [67] лежит в пределах 0,1%. Как показали расчеты, выполненные в [8], погрешность, равная 0,15%, указанная авторами [10], по-видимому, завышена. [c.9] Принятые меры обеспечили разброс экспериментальных данных в пределах, не превышающих 10 бар и 10 К. Общая погрешность измерений по оценке автора составляет 0,03%. [c.10] В работе Ромберга подробно рассмотрен вопрос о составе исследуемого воздуха. Автор принял в качестве исходного, по-видимому, по данным [104] следующий состав воздуха 78,09% N2, 20,957о О2, 0,93% Аг и 0,03% СО2 (по объему). Однако при температуре опытов двуокись углерода находится в кристаллическом состоянии, что приводит к некоторому изменению состава, а именно, 78,11% N2, 20,96% О2 и 0,93% Аг. Вместо очистки атмосферного воздуха автор применил синтез смеси соответствующего состава из весьма чистых исходных компонентов. Анализ смеси, использованной для исследования, показал содержание 78,16% N2 и 20,91% О2. Это несоответствие заданным величинам, по-видимому, не скажется существенно на результатах измерения сжимаемости. [c.10] Достаточно общирная по объему полученной информации работа [96] охватывает важную для составления уравнения состояния область температур (ниже 118 К), вплоть до кривой насыщения, где все ранее изданные таблицы основывались на экстраполяции опытных данных. При высокой тщательности выполнения отдельных разделов работы несколько странно выглядит использование устаревших значений молекулярного веса и градуировка термометра сопротивления по шкале 1948 г. [c.10] В обстоятельном исследовании, выполненном Бланком [34], достигнуты наиболее низкие температуры, получены данные о плотности газа и жидкости, а также данные в состоянии насыщения, в двухфазной и трехфазной областях. К сожалению, максимальное давление, достигнутое в [34], не превышает 6 МПа. [c.10] В работе использован пьезометр постоянного объема с мембранным дифференциальным манометром-разделителем. Масса воздуха определялась с помощью газометра, куда исследуемое вещество выпускалось после измерений. Подбирая объем газометра, состоящего из 20 стеклянных сосудов, добивались окончательно давления не более 0,1 МПа. [c.10] Конструкция требует введения одной поправки, учитывающей зависимость объема пьезометра от температуры. Эта поправка вычисляется для каждой опытной точки по данным о коэффициенте линейного расширения нержавеющей стали, из которой пьезометр изготовлен. [c.12] Особое внимание уделялось процедуре заполнения пьезометра. Пьезометр, охлажденный жидким азотом, заполняли из баллона, где воздух находился под давлением 6—7 МПа, превышающим критическое. Для исключения возможной при этом преимущественной конденсации кислорода и соответствующего изменения состава пьезометр заполняли через длинный капилляр. Малая скорость поступления газообразного воздуха в пьезометр обеспечивала полную его конденсацию и неизменность окончательного состава жидкости. [c.12] Масса воздуха, находящегося в пьезометре, составляла 28—37 г. Ее определяли взвешиванием отделяющейся емкости. Охлаждение этой емкости жидким азотом при выпуске вещества после опыта приводит к уменьшению до 0,05 г массы воздуха, остающегося в пьезометре и соединительных магистралях. Более того, эта масса также определяется экспериментально. [c.12] Вернуться к основной статье