水的饱和蒸汽压力和温度关系实验指导书[201211版]
水的饱和蒸汽压力和温度关系
一、实验目的
1. 通过水的饱和蒸汽压力和温度关系实验，加深对饱和状态的理解。 2. 通过对实验数据的整理，掌握饱和蒸汽p-t关系图表的编制方法。 3. 学会压力表和调压器等仪表的使用方法。
物质由液态转变为蒸汽的过程称为汽化过程。汽化过程总是伴随着分子回到液体中的凝
结过程。到一定程度时，虽然汽化和凝结都在进行，但汽化的分子数与凝结的分子数处于动态平衡，这种状态称为饱和态，在这一状态下的温度称为饱和温度。此时蒸汽分子动能和分子总数保持不变，因此压力也确定不变，称为饱和压力。饱和温度和饱和压力的关系一一对应。
三、实验方法与步骤
1. 熟悉实验装置及使用仪表的工作原理和性能。 2. 将调压器指针调至零位，接通电源。
3. 将调压器输出电压调至100 V左右，使蒸汽温度升至90 ℃左右（本步骤由指导教师完
成）。
4. 将调压器输出电压调至130～150 V，待蒸汽压力升至0.1 MPa左右时，温度升至105 ℃
左右，水沸腾。
5. 将电压降至30～60 V保温（保温电压需要随蒸汽压力升高而升高），使其蒸汽压力和温
度稳定在某一值1~2 分钟，记录蒸汽压力和温度值。
6. 重复步骤4、5，在0～0.8 MPa（表压）范围内实验不少于6次，且实验点应尽量分布
均匀。
7. 实验完毕后，将调压器指针旋回至零位，断开电源。 8. 记录室温和大气压力。
四、数据记录
五、实验总结
1. 绘制p-t关系曲线
将实验结果绘在坐标纸上，清除偏离点，绘制曲线。
Temperature (℃)
Absolute Pressure (Mpa)
图2 饱和蒸汽与压力曲线
2. 拟合经验关联式
在对数坐标下，水的饱和蒸汽压力和温度近似满足线性关系，饱和水蒸汽压力和温度的关系可近似用以下经验公式进行关联拟合：
tmpn
lntnlnplnm
式中，t为温度，单位℃，p为绝对压力，单位MPa，m和n为由实验数据得到的拟合参数。
Temperature (℃)
Absolute Pressure (Mpa)
图3 饱和蒸汽与压力曲线（对数坐标）
五、实验报告要求
1. 绘制实验装置简图。
2. 原始实验数据，绘制p-t关系曲线。
3. 误差分析。以温度测量值t’为基准，查表（水和水蒸气热力性质图表）得测量值t’对应
的饱和压力值p1，计算p1与实测压力值p的绝对偏差和相对偏差；以压力测量值p为基准，查表（水和水蒸气热力性质图表）得测量值p对应的饱和温度值t，计算t与实测温度值t’的绝对偏差和相对偏差。 4. 完成思考题。
六、思考题
1. 水的饱和蒸气压测量的不确定度来源有哪些？
2. 水和水蒸气的科学标准(IAPWS95方程)中，其饱和蒸汽压的状态方程为：
lnpr(7.859517831.844082591.511.7866497322.68074113.5
其中，pr=p/pc，p为饱和蒸气压，MPa，pc为临界压力，22.064 MPa；Tr=T/Tc，Tc为临界温
15.961871941.801225027.5)/Tr
度，647.096 K；τ =1-Tr。
请用上述方程计算所做实验压力下的饱和水温度，简述计算程序或计算原理，计算结果保留6位有效数字。
七、注意事项
1. 实验装置通电后不得离开。
2. 实验装置设定安全压力为0.8 MPa（表压），切不可超压操作。
清华大学热能系热工学实验室 联系教师：李辉 手机：[1**********]