2008, №3

сс. 13-29

Объединенное уравнение состояния флюидов, включающее регулярную и скейлинговую части

2008, №3

сс. 13-29

Цитировать

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

Ключевые слова: регулярное уравнение состояния, скейлинг, кроссоверная функция, критическая точка, аппроксимация Р-ρ-Т данных, гелий, шестифтористая сера

Предложено новое объединенное уравнение состояния, описывающее Р-ρ-Т данные 4Не и SF6 в интервале приведенных плотностей -1 < Δρ < 1 (Δρ = (ρ-ρc)/ρc) и приведенных температур -0,3 < τ < 0,3 (τ = (T - Tc)/Tc), включая критическую область. Безразмерное объединенное уравнение P(ρ, T) записано в явных функциях от ρ и T, включает регулярное уравнение состояния, аппроксимирующее экспериментальные данные вне критической области, непараметрическое масштабное уравнение состояния, адекватно описывающее Р-ρ-Т данные вблизи критических точек, и кроссоверную функцию, гладко комбинирующую два разных уравнения состояния. В качестве кроссоверной функции перехода предложена классическая экспоненциальная функция гашения флуктуаций плотности и температуры, характерных для критической области и затухающих при удалении от критической точки. В качестве регулярной части объединенного уравнения были взяты два разных уравнения состояния: 1) новое кубическое уравнение состояния, предлагаемое в данной статье, с пятью системно-зависимыми константами, три из которых связаны условиями в критической точке; 2) физически обоснованное уравнение состояния Каплуна-Мешалкина с семью подгоночными константами (три из них также связаны критическими условиями) для описания данных в указанных пределах, включая жидкость. В качестве скейлинговой части объединенного уравнения состояния взято непараметрическое масштабное уравнение состояния в виде явной функции переменных Δρ и τс тремя системно-зависимыми константами, предложенное авторами. В объединенном уравнении состояния выполняются условия (∂P/∂v)T=0 и (∂2P/∂v2)T=0 в критической точке, имеется бинодаль и спинодаль, как и в классических уравнениях состояния. Аппроксимация наиболее точных данных по 4Не и SF6 новым уравнением показывает, что уравнение правильно описывает Р-ρ-Т данные с погрешностью по давлению ± 0,5%.