Просмотр статьи


Номер журнала: 2009.3

Заголовок статьи: Скейлинговское уравнение состояния в реальных переменных для флюидов с учётом асимметрии

Резюме

Предложена модификация непараметрического масштабного уравнения состояния, учитывающая асимметрию реальных жидкостей. Асимметричное уравнение в приведённых переменных плотности (ρ – ρc)/ρc и температуры (T – Tc)/Tc адекватно описывает Р-ρ-Т данные и теплоёмкость вблизи критических точек флюидов. Уравнение получено на основе метода, ранее предложенного для вывода симметричного непараметрического уравнения состояния в явном виде, с использованием смешивания скейлинговских полей (преобразований Покровского). Аппроксимация новым уравнением Р-ρ-Т данных 4Не, SF6 и изобутана в критической области показывает, что вполне достаточно учитывать асимметрию по плотности в членах уравнения состояния. Расчёт асимметрии пограничной кривой по константам асимметричного уравнения состояния соответствует ходу «закона прямолинейного диаметра» для кривой насыщения в данных жидкостях не только в асимптотической, но и в достаточно далёкой по плотности от критической точки области (|(ρ – ρc)/ρc| < 0.5). Предлагаемое асимметричное уравнение состояния описывает Р-ρ-Т данные в критической области с той же погрешностью или лучше, чем аналогичное ему симметричное уравнение состояния, однако число подгоночных констант асимметричного уравнения больше на две константы преобразования Покровского. Новое уравнение сохраняет преимущества простоты применения к описанию Р-ρ-Т данных в отличие от параметрических уравнений состояния на основе линейной модели Скофилда.

Авторы

П. П. Безверхий, В. Г. Мартынец, Э. В. Матизен

Библиография

1. Agayan V.A., Anisimov M.A., Sengers J.V. Crossover parametric equation of state for Ising-like systems // Phys. Rev. E, 2001. V. 64, 026125-1-19.
2. Kiselev S.B., Friend D.G. Cubic crossover equation of state for mixtures // Fluid Phase Equi-libr. 1999. Vol.162. P. 51 – 82.
3. Безверхий П.П., Мартынец В.Г., Матизен Э.В., Кукарин В.Ф. Масштабное уравнение ре-альной жидкости // ТВТ, 1988. Т. 26. № 4. С. 700 – 706.
4. Schofield P. Parametric representation of the equation of state near a critical point // Phys. Rev. Lett., 1969, V. 22. № 12. P. 606 – 608.
5. Безверхий П.П., Мартынец В.Г., Матизен Э.В. Непараметрическое масштабное уравне-ние состояния для описания критического поведения жидкости // ТВТ. 2007. Т.45. № 4. С.510 – 517.
6. Безверхий П.П., Мартынец В.Г., Матизен Э.В. Непараметрическое масштабное уравне-ние состояния для описания термодинамических свойств 4Не в критической области // ЖЭТФ. 2007. Т. 132. № 1(7). С. 162 – 165.
7. Bezverkhy P.P., Martynets V. G., Matizen E. V. A scaling equation of state near the critical point and the stability boundary of a liquid // J. of Engin. Thermoph. 2007. Vol. 16. № 3. P. 164 – 168.
8. Безверхий П.П., Мартынец В.Г., Матизен Э.В. Непараметрическое масштабное уравне-ние состояния для жидкостей // ЖФХ. 2007. Т. 81. № 6. С. 978 – 984.
9. Паташинский А.З., Покровский В.Л. Флуктуационная теория фазовых переходов. М: Наука, 1982. 382 c.
10. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М.. Статистическая физика. 3-е изд., М: Наука, 1976. 584 c.
11. Безверхий П.П., Мартынец В.Г., Матизен Э.В. Непараметрическое масштабное уравне-ние состояния и аппроксимация P-ρ-T-данных вблизи критической точки парообразова-ния жидкостей // ЖЭТФ. 2004. Т. 126. вып. 5. С. 1146 – 1152.
12. Кукарин В.Ф., Мартынец В.Г., Матизен Э.В., Сартаков А.Г. Экспериментальное изуче-ние P-ρ-T зависимостей 4He вблизи критической точки парообразования // ФНТ. 1980. Т. 6. № 5. С. 549-559.
13. Funke M., Kleinrahm R., Wagner W. Measurement and correlation of the (P, ρ, T) relation of sulphur hexafluoride (SF6). The homogeneous gas and liqud region in the temperature range from 225 K to 340 K at pressures up to 12 MPa // J. Chem. Thermodynamics. 2002. V.34. P.717 – 734.
14. Roach P.R. Pressure – density – temperature surface of 4He near its critical point // Phys. Rev., 1968. V. 170. № 1. P. 213-223.
15. Funke M., Kleinrahm R., Wagner W. Measurement and correlation of the (p,ρ,T) relation of sulphur hexafluoride (SF6). II. Saturated-liquid and saturated-vapour densities and vapour pres-sures along the entire coexistence curve // J. Chem. Thermodynamics. 2001. V. 34. P. 735–754.
16. Masui G., Honda Y., Uematsu M. Critical parameters for isobutane determined by image anal-ysis// J. Chem. Thermodynamics. 2006. V.38. P.1711–1716.
17. Miyamoto H., Koshi T, Uematsu M. Measurements of saturated-liquid densities for isobutane at T=(280 to 407) K // J. Chem. Thermodynamics. 2008. V.40. P. 1222–1225.
18. Kayukawa Y., Hasumoto M., Kano Y., Watanabe K. Liquid-phase thermodynamic properties for propane (1), n-butane (2), and isobutane (3) // J. Chem. Eng. Data. 2005. V.50(2). P. 556-564.
19. Miyamoto H., Uematsy M. Measurements of (p,ρ,T) properties for isobutаne in the temperature range from 280 K to 440 K at pressures up to 200 Mpa // J. Chem. Thermodynamics. 2006. V.38. P. 360–366.
20. Beattie J.A., Edwards D.G., Marple S. The vapor pressure, orthobaric liquid density, and criti-cal constants of isobutane // J.Chem.Phys. 1949. V.17. № 6. P. 576.
21. Beattie J.A., Marple S., Edwards D.G. Compressibility of, and equation of state for gaseous isobutane // J.Chem.Phys. 1950. V.18. № 1. P. 127 – 128.
22. Waxman M., Gallagher J. S. Thermodynamic properties of isobutane for temperatures from 250 to 600 K and pressures from 0.1 to 40 MPa // J. Chem. Eng. Data. 1983. V.28(2), P. 224–241.
23. Bucker D. and Wagner W. Reference equations of state for the thermodynamic properties of fluid phase n-butane and isobutane // J. Phys. Chem. Ref. Data. 2006. V.35. № 2. P. 929 – 1019.
24. Кукарин В.Ф., Мартынец В.Г., Матизен Э.В., Сартаков А.Г. Аппроксимация p-g-T дан-ных вблизи критической точки 4Не новым уравнением состояния.// ФНТ. 1981. Т. 7. № 12. С. 1501 – 1508.
25. Levelt Sengers J.M.H., Kamgar-Parsi B., Sengers J.V. Thermodynamic properties of isobutane in the critical region // J. Chem. Eng. Data. 1983. V.28(4). P. 354 – 362.
26. Glos S., Kleinrahm R., Wagner W. Measurement of the (p,ρ,T) relation of propane, propylene, n-butane, and isobutane in the temperature range from (95 to 340) K at pressures up to 12 MPa using an accurate two-sinker densimeter // J. Chem. Therm. 2004. V.36. P. 1037–1059.
27. Higashi Y. Critical parameters for 2-methylpropane (R600a) // J. Chem. Eng. Data. 2006. V.51. P. 406–408.
28. Goodwin R., Haynes W. Thermophysical properties of isobutane from 114 to 700 K at pres-sures to 70 MPa. NBS Tech. Note. № 1051. Boulder, 1982.
29. Безверхий П.П., Мартынец В.Г., Матизен Э.В. Объединённое уравнение состояния флюидов, включающее регулярную и скейлинговскую части // СФТП. 2008. Т.3. № 3. С.13 – 29.
30. Shin M.S., Lee Y., Kim H. A crossover lattice fluid equation of state for pure fluids// J. Chem. Thermodynamics. 2008. V.40. P. 174 – 179.

Ключевые слова

уравнение состояния, скейлинг, пограничная кривая, гелий, SF6, изобутан.

Скачать полный текст