二氧化碳（CO2）相關(guān)物理性質(zhì)
[概要]：
二氧化碳（CO2）相關(guān)物理性質(zhì)
英文名稱CARBON DIOXIDE
又名 碳酸氣
二氧化碳在常溫常壓下為無(wú)色而略帶刺鼻氣味和微酸味的氣體。
17世紀(jì)初，比利時(shí)化學(xué)家J.B.Van. Helmont(1577～1644)在檢測(cè)木炭燃燒和發(fā)酵過(guò)程的副產(chǎn)氣時(shí)，發(fā)現(xiàn)CO2是一種與其他氣體不同的氣體。1757年，J.Black第一個(gè)應(yīng)用定量的方法研究這種氣體，由于它是固定在石灰石中的，所以定名他為“固定空氣”。此后，H.Cavendish和J.Priestley分別研究了“固定空氣”的性質(zhì)。1773年，A.L.Lavoisier把碳放在氧氣中加熱，得到被它稱為“碳酸”的CO2氣體，測(cè)出質(zhì)量組成為23.5~28.9%,楊71.1~76。5%。1823年，M.Faraday發(fā)現(xiàn)。加壓可以使CO2氣體液化。1835年，M.Thilorier制得固態(tài)CO2(干冰)。1884年，在德國(guó)建成第一家生產(chǎn)液態(tài)CO2的工廠。
在自然界，CO2時(shí)最豐富的化學(xué)物質(zhì)之一，為大氣的一部分，也包含在某些天然氣或油田伴生氣中何以碳酸鹽形成的礦石中。大氣里含CO2位0.03~0.04%（體積），總量約2.75×1012t,主要由含碳物質(zhì)燃燒和動(dòng)物的新陳代謝產(chǎn)生。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)，CO2有著十分廣泛的用途。工業(yè)CO2主要是從合成氨、氫氣生產(chǎn)過(guò)程中的原料氣、發(fā)酵氣、石灰窯氣、酸中和氣、乙烯氧化副反應(yīng)氣和煙道氣等氣體中提取和回收，其純度不低于99.5%（體積）。
一、分子特性[1-3] 見(jiàn)表1
表1
性 質(zhì)
數(shù) 值
性 質(zhì)
數(shù) 值
分子式
結(jié)構(gòu)式
相對(duì)分子質(zhì)量
離解常數(shù)
鍵長(zhǎng)，pm
鍵能，kJ/mol
CO2
O=C=O
44.010
3.5×10-7（18℃）
4.4×10-11（25℃）
116
531.4
電離能，kJ/mol
分子直徑，nm
摩爾體積（0℃，0.10Mpa）,L
生成自由能，kJ/mol
通用氣體常數(shù)（R），MPa·m3/(kmol·K)
1330.5
0.35～0.51
22.26
-394.6
0.008314
二、物理性質(zhì)、熱力學(xué)性質(zhì)
(一)特性參數(shù)[1-3] 見(jiàn)表2
表2
性 質(zhì)
數(shù) 值
性 質(zhì)
數(shù) 值
熔點(diǎn)，℃
沸點(diǎn)，℃
相對(duì)密度（空氣=1）
比容,m3/kg
絕熱系數(shù)（K）
-56.6（527Kpa）
-78.5（升華）
1.524(0℃,1atm)
1.522(21.1℃,1atm)
0.5059(0℃,1atm)
0.5457(21.1℃,1atm)
1.295
臨界點(diǎn)：
溫度，℃
臨界壓力，MPa
臨界密度,kg/m3
氣體密度，kg/m3
1 m3氣體生成液體體積，L
31.06
7.382
467
1.977（0℃,1atm）
1.833(21.1℃,1atm)
1.56（288K, 0.101MPa）
表3 臨界狀態(tài)及標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的部分參數(shù)[7]
臨界狀態(tài)（31.06℃,7.382Mpa）
標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(0℃,1atm)
性 質(zhì)
數(shù) 值
性 質(zhì)
數(shù) 值
壓縮系數(shù)
偏差系數(shù)
偏心因子
流體粘度，mPa·s
0.315
0.274
0.225
0.0404
流體粘度，mPa·s
定壓比熱，KJ/(Kg·K)
定容比熱，KJ/(Kg·K)
0.0138
0.85
0.661
表4 二氧化碳的亨利系數(shù)值[7]
溫度，℃
數(shù)值，10-6mmHg
溫度，℃
數(shù)值，10-6mmHg
40
50
1.77
1.95
50
60
2.15
2.59
注：1mmHg=133.3Pa.
表5 二氧化碳的壓縮系數(shù)[4]
壓力
MPa
溫 度 ℃
0
20
40
60
80
100
0.1013
5.0662
7.5994
10.1325
12.666
15.199
17.7319
20.2650
22.7981
25.3312
27.8644
30.3975
35.4638
40.5300
45.5962
50.6625
1.0000
0.1050
0.1530
0.2020
0.2490
0.2950
0.3405
0.3850
0.4305
0.4740
0.5170
0.5595
0.6445
0.7280
0.8090
0.8905
-
0.6336
0.1677
0.2130
0.2590
0.3038
0.3471
0.3904
0.4337
0.4752
0.5167
0.5577
0.6383
0.7184
0.7967
0.8740
-
0.7414
0.5408
0.2695
0.2922
0.3288
0.3677
0.4078
0.4475
0.4867
0.5268
0.5657
0.6424
0.7179
0.7916
0.8635
-
0.8068
0.6895
0.5420
0.4182
0.3976
0.4145
0.4448
0.4776
0.5124
0.5473
0.5821
0.6543
0.7248
0.7945
0.8642
-
0.8477
0.7642
0.6749
0.5871
0.5260
0.5039
0.5105
0.5271
0.5519
0.5813
0.6110
0.6749
0.7394
0.8044
0.8694
-
0.8832
0.8184
0.7540
0.6932
0.6427
0.6090
0.5962
0.5984
0.6116
0.6295
0.6515
0.7038
0.7602
0.8191
0.8788
表6 液體二氧化碳密度-溫度對(duì)照表[1-3]
溫度 ℃
密度kg／m3
溫度 ℃
密度kg／m3
31.0
30.0
27.5
25.0
22.5
20.0
17.5
15.0
12.5
10.0
7.5
5.0
2.5
0.0
-2.5
-5.0
-7.5
-10.0
463.9
596.4
661.0
705.8
741.2
770.7
795.5
817.0
838.5
858.0
876.0
893.1
910.0
924.0
940.0
953.0
968.0
980.8
-12.5
-15.0
-17.5
-20.0
-22.5
-25.0
-27.5
-30.0
-32.5
-35.0
-37.5
-40.0
-42.5
-45.0
-47.5
-50.0
-55.0
993.8
1008.1
1018.5
1029.9
1041.7
1052.6
1063.6
1074.2
1084.5
1094.9
1105.0
1115.0
1125.0
1134.5
1144.4
1153.5
1172.1
表7 固體二氧化碳溫度－密度對(duì)照表[4]
溫度 ℃
密度kg／m3
溫度 ℃
密度kg／m3
-56.6
-60
-65
-70
1512
1522
1535
1546
-75
-80
-85
-90
1557
1566
1575
1782
表8 二氧化碳的粘度(0.101325MPa,u×106) [4]
溫度 ℃
粘度 Pa·s
溫度 ℃
粘度 Pa·s
-100
-75
-50
-25
0
20
25
8.86
10.07
11.26
12.47
13.67
14.63
14.86
50
75
100
150
200
250
300
16.07
17.16
18.27
20.45
22.54
24.56
26.46
表9 液體二氧化碳的粘度（η×106）[4]
溫度 ℃
粘度 Pa·s
溫度 ℃
粘度 Pa·s
0
5
10
15
99
92.5
85.2
78.4
20
25
29
30
71.2
62.5
53.9
53.0
表10 二氧化碳在不同壓力及溫度下的粘度
（u×106,u=ut+5.25×10-3ρ1.7,密度≤0.63×103kg/m3）
壓力
MPa
溫 度 ℃
0
10
20
30
40
50
60
80
100
125
150
200
0.101
2.026
4.053
6.080
8.106
10.132
12.159
14.186
16.212
18.238
20.265
25.331
30.398
14.0
14.3
14.4
14.7
15.7
14.8
15.1
15.9
15.2
15.5
16.2
18.5
15.7
15.9
16.6
18.3
24.2
45.1
16.1
16.3
16.9
18.2
21.2
29.7
42.1
16.5
16.7
17.3
18.4
20.5
24.5
28.6
36.6
44.4
17.4
17.6
18.0
18.9
20.3
22.3
24.7
29.9
34.9
38.6
44.0
18.3
18.5
18.8
19.6
20.6
22.0
24.1
26.8
29.8
33.2
36.8
44.6
52.9
19.4
19.2
19.6
20.2
21.0
22.0
23.4
25.0
27.1
29.2
31.8
38.1
43.8
20.4
20.0
20.3
20.8
21.5
22.3
23.4
24.6
27.6
27.7
29.5
34.4
39.3
22.4
22.5
22.7
23.1
23.6
24.2
24.9
25.7
26.7
27.6
28.8
31.9
35.2
(二)相變[1-3] 見(jiàn)表Ⅱ.2.10-9
表11
性 質(zhì)
數(shù) 值
性 質(zhì)
數(shù) 值
三相點(diǎn)：
溫度，℃
壓力，Mpa
汽化熱，kJ/kg
熔化熱，kJ/kg
-56.57
0.518
347
195.82
升華狀態(tài)：
溫度，℃
升華熱，kJ/Kg
固態(tài)密度，kg/m3
氣態(tài)密度，kg/m3
0. 101Mpa
-78.5
573.6
1562
2.814
表12 二氧化碳在不同溫度下的汽化熱[4]
溫度 ℃
汽化熱 kJ/kg
溫度 ℃
汽化熱 kJ/kg
-56.57
-55
-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
347.77
345.18
337.06
328.82
320.41
311.75
302.80
293.63
283.63
270.04
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
31
261.54
248.95
234.85
219.03
201.21
180.20
155.23
119.37
62.97
0.00
表13 液體二氧化碳飽和蒸汽壓
溫度 ℃
飽和蒸汽壓 KPa
溫度 ℃
飽和蒸汽壓 KPa
溫度 ℃
飽和蒸汽壓 KPa
溫度 ℃
飽和蒸汽壓 KPa
-59
-58
-57
-56
-55
-54
-53
-52
-51
-50
-49
-48
-47
-46
-45
-44
-43
-42
-41
-40
-39
-38
-37
465.96
487.15
509.05
531.67
555.05
579.19
604.10
629.80
656.30
695.65
711.8
740.9
770.7
801.5
833.3
865.8
899.4
933.9
969.4
1005.9
1043.4
1081.9
1121.5
-36
-35
-34
-33
-32
-31
-30
-29
-28
-27
-26
-25
-24
-23
-22
-21
-20
-19
-18
-17
-16
-15
-14
1162.0
1203.8
1246.6
1290.4
1335.5
1381.6
1428.9
1477.5
1527.2
1578.3
1630.4
1683.9
1738.5
1794.6
1852.0
1910.6
1970.6
2032.0
2094.8
2159.0
2224.6
2291.7
2360.2
-13
-12
-11
-10
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2430.2
2501.7
2574.7
2649.4
2725.5
2803.2
2882.7
2963.6
3046.3
3130.7
3216.7
3304.5
3394.0
3485.3
3578.4
3673.3
3769.9
3868.6
3969.1
4071.5
4176.0
4282.4
4390.8
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
4501.4
4613.9
4728.5
4845.3
4964.4
5085.7
5209.3
5335.1
5463.5
5549.2
5727.4
5863.1
6001.4
6142.4
6286.1
6432.8
6582.1
6734.6
6890.1
7048.9
7210.9
7376.3
（三）工程量值[1-3] 見(jiàn)表14
表14
性 質(zhì)
數(shù) 值
性 質(zhì)
數(shù) 值
氣體粘度，mPa·s
表面張力，mN/m
比熱容，kJ/(kg·K)
Cp
Cv
0.0138(0℃,0.101MPa)
9.13(-25℃)
(0℃,0.101MPa)
0.845
0.651
熱導(dǎo)率
折射率
52.75(0℃,
0.101Mpa)/[W/(m·K)]
1.0004506(0℃,
0.101MPa,λ=546.1)
表15 二氧化碳在0.101325MPa下的導(dǎo)熱系數(shù)
溫度 ℃
導(dǎo)熱系數(shù) mW/(m·K)
溫度 ℃
導(dǎo)熱系數(shù) mW/(m·K)
-78.5
-50.5
10.7
11.8
0
13.9-14.4
表16 二氧化碳在不同溫度極壓力下的導(dǎo)熱系數(shù)[mW/(m·K)]
溫度 ℃
壓 力 MPa
0.1013
3.040
5.066
7.093
10.132
15.199
20.265
-75
-50
0
10
20.
30
40
50
100
150
200
250
300
8.7
10.7
14.5
15.4
16.0
16.9
17.7
18.5
22.3
26.3
30.1
34.0
37.9
-
-
18.3
18.8
19.3
19.9
20.4
20.9
24.3
27.9
31.5
35.1
39.0
-
-
-
-
24.1
24.0
23.8
24.0
26.3
29.4
32.8
36.3
39.8
-
-
-
-
-
31.5
30.0
29.0
29.0
31.4
34.4
37.7
40.9
-
-
110.1
104.0
97.0
87.0
68.6
44.7
33.8
34.5
36.9
39.5
42.7
-
-
112.8
107.7
102.2
95.8
88.5
79.8
45.7
44.0
41.9
43.7
46.3
-
-
115.1
110.8
106.4
101.2
95.9
89.9
59.9
49.4
47.3
48.1
49.8
（四）熱力學(xué)參數(shù)[1-3] 見(jiàn)表17
表17
性 質(zhì)
數(shù) 值
性 質(zhì)
數(shù) 值
氣體粘度，mPa·s
表面張力，mN/m
比熱容，kJ/(kg·K)
Cp
Cv
0.0138(0℃,0.101MPa)
9.13(-25℃)
(0℃,0.101MPa)
0.845
0.651
熱導(dǎo)率
折射率
52.75(0℃,
0.101Mpa)/[W/(m·K)]
1.0004506(0℃,
0.101MPa,λ=546.1)
表18 氣體二氧化碳的熱容（KJ/Kmol·℃）
壓力
Pa
溫 度
0
25
50
100
200
300
1.013×105
5.066×105
1.013×106
2.533×106
5.066×106
1.013×107
2.027×107
3.040×107
4.053×107
5.066×107
6.080×107
8.108×107
1.013×108
36.781
39.546
43.301
－
103.633
94.248
89.286
84.504
79.902
76.048
74.021
72.184
71.445
37.600
39.546
42.122
52.046
－
－
106.039
95.635
90.125
85.892
83.865
81.658
80.731
38.628
39.904
41.753
48.182
61.062
－
120.606
99.690
91.223
86.261
83.136
77.981
74.860
40.276
41.014
41.992
45.274
51.497
71.545
93.430
84.235
78.533
74.121
70.447
65.295
63.818
43.720
44.030
44.389
45.467
47.364
52.026
61.441
67.092
67.841
67.002
66.123
64.956
64,206
46.515
46.695
46.904
47.564
48.652
51.118
55.381
58.855
61.441
62.739
63.118
62.892
62.739
（五）溶解度
表19 CO2在水中的溶解度對(duì)照表
溫度 ℃
a×102
mL/mL
q×102
g/100g
溫度 ℃
a×102
mL/mL
q×102
g/100g
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
171.3
164.6
158.4
152.7
147.3
142.4
137.7
133.1
128.2
123.7
119.4
115.4
111.7
108.3
105.0
101.9
98.5
95.6
33.46
32.13
30.91
29.78
28.71
27.74
26.81
25.89
24.92
24.03
23.18
22.39
21.65
20.98
20.32
19.70
19.03
18.45
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
35
40
45
50
60
92.8
90.2
87.8
85.4
82.9
80.4
78.1
75.9
73.8
71.8
69.9
68.2
66.5
59.2
53.0
47.9
43.6
35.9
17.89
17.37
16.88
16.40
15.90
15.40
14.93
14.49
14.06
13.66
13.27
12.92
12.57
11.05
9.73
8.60
7.61
5.76
說(shuō)明
a:為實(shí)驗(yàn)測(cè)量溶解于1mL水中的氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0℃，0.101MPa）體積(mL)
q:為當(dāng)氣體壓強(qiáng)于水蒸氣壓強(qiáng)之和為0.101MPa時(shí),溶解于100g水中的氣體質(zhì)量（g）
表20 CO2在某些溶劑中的溶解度，ml/g（STP）
溶劑
溫度，℃
-80
-60
-40
-20
0
10
20
30
40
甲醇
乙醇
苯
甲苯
二甲苯
乙醚
醋酸甲酯
丙酮
220
100
21
300
350
460
66
40.4
8.7
7.8
90
101
127
24.5
28
4.4
4.9
36
41
50
11.4
3.0
2.6
17.5
20.5
24
6.3
5.3
3.5
1.9
9.6
11.5
13
5.0
4.3
2.9
3.4
7.8
9.2
10.5
4.1
3.6
2.71
3.0
2.31
6.3
7.4
8.2
3.6
3.2
2.59
2.8
6.0
6.6
3.2
5.4
