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二氧化碳物理性质
二氧化碳（CO2）相关物理性质
[概要]：
二氧化碳（CO2）相关物理性质
英文名称CARBONDIOXIDE
又名碳酸气
二氧化碳在常温常压下为无色而略带刺鼻气味和微酸味的气体。
17世纪初，比利时化学家J.B.Van.Helmont（1577～1644）在检测木炭燃烧和发酵过程的副产气时，发现CO2是一种与其他气体不同的气体。
1757年，J.Black第一个应用定量的方法研究这种气体，由于它是固定在石灰石中的，所以定名他为“固定空气”。
此后，H.Cavendish和J.Priestley分别研究了“固定空气”的性质。
1773年，A.L.Lavoisier把碳放在氧气中加热，得到被它称为“碳酸”的CO2气体，测出质量组成为23.5~28.9%,杨71.1~76。
5%。
1823年，M.Faraday发现。
加压可以使CO2气体液化。
1835年，M.Thilorier制得固态CO2（干冰）。
1884年，在德国建成第一家生产液态CO2的工厂。
在自然界，CO2时最丰富的化学物质之一，为大气的一部分，也包含在某些天然气或油田伴生气中何以碳酸盐形成的矿石中。
大气里含CO2位0.03~0.04%（体积），总量约2.75×1012t,主要由含碳物质燃烧和动物的新陈代谢产生。
在国民经济各部门，CO2有着十分广泛的用途。
工业CO2主要是从合成氨、氢气生产过程中的原料气、发酵气、石灰窑气、酸中和气、乙烯氧化副反应气和烟道气等气体中提取和回收，其纯度不低于99.5%（体积）。
一、分子特性[1-3] 见表1
表1
性 质
数 值
性 质
数 值
分子式
结构式
相对分子质量
离解常数
键长，pm
键能，kJ/mol
CO2
O=C=O
44.010
3.5×10-7（18℃）
4.4×10-11（25℃）
116
531.4
电离能，kJ/mol
分子直径，nm
摩尔体积（0℃，0.10Mpa）,L
生成自由能，kJ/mol
通用气体常数（R），MPa·m3/（kmol·K）
1330.5
0.35～0.51
22.26
-394.6
0.008314
二、物理性质、热力学性质
（一）特性参数[1-3] 见表2
表2
性 质
数 值
性 质
数 值
熔点，℃
沸点，℃
相对密度（空气=1）
比容,m3/kg
绝热系数（K）
-56.6（527Kpa）
-78.5（升华）
1.524（0℃,1atm）
1.522（21.1℃,1atm）
0.5059（0℃,1atm）
0.5457（21.1℃,1atm）
1.295
临界点：
温度，℃
临界压力，MPa
临界密度,kg/m3
气体密度，kg/m3
1m3气体生成液体体积，L
31.06
7.382
467
1.977（0℃,1atm）
1.833（21.1℃,1atm）
1.56（288K,0.101MPa）
表3 临界状态及标准状态下的部分参数[7]
临界状态（31.06℃,7.382Mpa）
标准状态（0℃,1atm）
性 质
数 值
性 质
数 值
压缩系数
偏差系数
偏心因子
流体粘度，mPa·s
0.315
0.274
0.225
0.0404
流体粘度，mPa·s
定压比热，KJ/（Kg·K）
定容比热，KJ/（Kg·K）
0.0138
0.85
0.661
表4 二氧化碳的亨利系数值[7]
温度，℃
数值，10-6mmHg
温度，℃
数值，10-6mmHg
40
50
1.77
1.95
50
60
2.15
2.59
注：
1mmHg=133.3Pa.
表5 二氧化碳的压缩系数[4]
压力
MPa
温 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 液体二氧化碳密度-温度对照表[1-3]
温度℃
密度kg／m3
温度℃
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 固体二氧化碳温度－密度对照表[4]
温度℃
密度kg／m3
温度℃
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]
温度℃
粘度Pa·s
温度℃
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 液体二氧化碳的粘度（η×106）[4]
温度℃
粘度Pa·s
温度℃
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 二氧化碳在不同压力及温度下的粘度
（u×106,u=ut+5.25×10-3ρ1.7,密度≤0.63×103kg/m3）
压力
MPa
温 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）相变[1-3] 见表Ⅱ.2.10-9
表11
性 质
数 值
性 质
数 值
三相点：
温度，℃
压力，Mpa
汽化热，kJ/kg
熔化热，kJ/kg
-56.57
0.518
347
195.82
升华状态：
温度，℃
升华热，kJ/Kg
固态密度，kg/m3
气态密度，kg/m3
0. 101Mpa
-78.5
573.6
1562
2.814
表12 二氧化碳在不同温度下的汽化热[4]
温度℃
汽化热kJ/kg
温度℃
汽化热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 液体二氧化碳饱和蒸汽压
温度℃
饱和蒸汽压KPa
温度℃
饱和蒸汽压KPa
温度℃
饱和蒸汽压KPa
温度℃
饱和蒸汽压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] 见表14
表14
性 质
数 值
性 质
数 值
气体粘度，mPa·s
表面张力，mN/m
比热容，kJ/（kg·K）
Cp
Cv
0.0138（0℃,0.101MPa）
9.13（-25℃）
（0℃,0.101MPa）
0.845
0.651
热导率
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下的导热系数
温度℃
导热系数mW/（m·K）
温度℃
导热系数mW/（m·K）
-78.5
-50.5
10.7
11.8
0
13.9-14.4
表16 二氧化碳在不同温度极压力下的导热系数[mW/（m·K）]
温度℃
压 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）热力学参数[1-3] 见表17
表17
性 质
数 值
性 质
数 值
气体粘度，mPa·s
表面张力，mN/m
比热容，kJ/（kg·K）
Cp
Cv
0.0138（0℃,0.101MPa）
9.13（-25℃）
（0℃,0.101MPa）
0.845
0.651
热导率
折射率
52.75（0℃,
0.101Mpa）/[W/（m·K）]
1.0004506（0℃,
0.101MPa,λ=546.1）
表18 气体二氧化碳的热容（KJ/Kmol·℃）
压力
Pa
温 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在水中的溶解度对照表
温度℃
a×102
mL/mL
q×102
g/100g
温度℃
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
说明
a:
为实验测量溶解于1mL水中的气体标准状态（0℃，0.101MPa）体积（mL）
q:
为当气体压强于水蒸气压强之和为0.101MPa时,溶解于100g水中的气体质量（g）
表20 CO2在某些溶剂中的溶解度，ml/g（STP）
溶剂
温度，℃
-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
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