Единое фундаментальное уравнение состояния аргона: методика построения в рамках теории скейлинга и таблицы стандартных справочных данных

Разработана методика построения единого фундаментального уравнения состояния индивидуального вещества для широкого диапазона параметров состояния. Методика базируется на гипотезе Бенедека и методе псевдокритических точек, в основе которых лежит утверждение о том, что изохорная и изобарная теплоёмкости, коэффициент изотермической сжимаемости и скорость звука в окрестности критической точки на критической и некритических изохорах описываются степенны́ми зависимостями с одними и теми же критическими индексами. Создано единое фундаментальное уравнение состояния аргона, которое удовлетворяет требованиям теории скейлинга критических явлений, переходит в вириальное уравнение состояния в области газа, удовлетворительно передаёт опытные данные о плотности, изохорной и изобарной теплоёмкостях и скорости звука в пределах неопределённости исходных экспериментальных данных в однофазной области в широком интервале температур и давлений, на линии фазового равновесия в диапазоне от тройной точки и до критической точки и в околокритической области. На основе единого фундаментального уравнения состояния разработаны и аттестованы таблицы стандартных справочных данных аргона в диапазоне температур 83,806–1200 К и давлений 0,1–1000 МПа и выполнена статистическая оценка точности таблиц.

1. Gilgen R., Kleinrahm R., Wagner W., J.Chem. Thermodyn., 1994, vol. 26, pp. 383–398. https://doi.org/10.1006/jcht.1994.1048

2. Thoen J., Vangeel E., Van Dael W., Physica, 1969, vol. 45, pp. 339–356. https://doi.org/10.1016/0031-8914(69)90261-4

3. Roder H. M., Perkins R. A., Nieto de Castro C. A., Int. J. hermophys., 1989, vol. 10, pp. 1141–1164. https://doi.org/10.1007/BF00500568

4. Perkins R. A., Friend D. G., Roder H. M., Nieto de Castro C. A., Int. J. Thermophys., 1991, vol. 12, pp. 965–984. https://doi.org/10.1007/BF00503513

5. Klimeck J., Kleinrahm R., Wagner W., J. Chem. Thermodyn., 1998, vol. 30, pp. 1571–1588. https://doi.org/10.1006/jcht.1998.0421

6. Gilgen R., Kleinrahm R., Wagner W., J. Chem. Thermodyn., 1994, vol. 26, pp. 399–413. https://doi.org/10.1006/jcht.1994.1049

7. Michels A., Wijker Hub., Wijker H.K., Physica, 1949, vol. 15, pp. 627–633. https://doi.org/10.1016/0031-8914(49)90119-6

8. Michels A., Levelt J. M., de Graaff W., Physica, 1958, vol. 24, pp. 659–671. https://doi.org/10.1016/S0031-8914(58)80080-4

9. Gladun C., Gryogenics, 1971, vol. 11, pp. 205–209. https://doi.org/10.1016/0011-2275(71)90312-2

10. Анисимов М. А., Ковальчук Б. А., Рабинович В. А., Смирнов В. А. Экспериментальное исследование изохорной теплоемкости аргона в широком диапазоне параметров состояния, включая критическую область // Теплофизические свойства веществ и материалов. 1975. Вып. 8. С. 237–245. [Anisimov M. A., Kovalchuk B. A., Rabinovich V. A., Smirnov V. A., Experimental study of the isochoric heat capacity of argon in a wide range of state parameters, including the critical region, Teplofi zicheskie svojstva veshchestv i materialov, 1975, vol. 8, pp. 237–245 (In Russ.)]

11. Анисимов М. А., Ковальчук Б. А., Рабинович В. А., Смирнов В. А. Результаты экспериментального исследования теплоемкости Сv аргона в однофазной и двухфазной областях // Теплофизические свойства веществ и материалов. 1978. Вып. 12. С. 86–106. [Anisimov M. A., Kovalchuk B. A., Rabinovich V. A., Smirnov V. A., Results of an experimental study of the heat capacity Cv of argon in single-phase and two-phase regions, Teplofi zicheskie svojstva veshchestv i materialov, 1978, vol. 12, pp. 86–106 (In Russ.)]

12. Voronel’ A. V., Gorbunova V. C., Smirnov V. A., Shmakov N. G., Shchekochikhina V. V., Thermodynamic quantities for pure liquids and the applicability of the asymptotic laws near the critical point, Sov. Phys. JETP, 1973, vol. 36, no. 3, pp. 505–513.

13. Bowman D. H., Aziz R. A., Lim C. C., Can. J. Phys., 1969, vol. 47, pp. 267–273. https://doi.org/10.1139/p69-035

14. Verbeke O. B., Jansoone V., Gielen R., De Boelpaep J., J. Phys. Chem., 1969, vol. 73, pp. 4076–4085. https://doi.org/10.1021/j100846a008

15. Wagner W., Cryogenics, 1973, vol. 13, pp. 470–482. https://doi.org/10.1016/0011-2275(73)90003-9

16. Biswas S. N., Trappeniers N. J., Kortbeek P. J., ten Seldam C. A., Rev. Sci. Instrum., 1988, vol. 59, pp. 470–476. https://doi.org/10.1063/1.1139863

17. Thoen J., Vangeel E., Van Dael W., Physica, 1971, vol. 52, pp. 205–224. https://doi.org/10.1016/0031-8914(71)90195-9

18. Estrada-Alexanders A. F., Trusler J. P. M., Int. J. Thermophys., 1996, vol. 17, pp. 1325–1347. https://doi.org/10.1007/BF01438673

19. Morris E. C., Wylie R. G., J. Chem. Phys., 1980, vol. 73, pp. 1359–1367. https://doi.org/10.1063/1.440252

20. Robertson S. L., Babb S. E., Scott G. J., J. Chem. Phys., 1969, vol. 50, pp. 2160–2166. https://doi.org/10.1063/1.1671345

21. Lecocq A., Determination Experimentale des Equations d’etat de L’Argon jusqua 1000 °C et 1000 kg/cm2, J. Recherches Centre National Recherche Scientifi c, 1960, vol. 55, pp. 55–82. (In Fr.)

22. Baba M., Dordain L., Coxam Y.-Y., Grolier J.-P., Calorimetric measurements of heat capacities and heats of mixing in the range 300–570 K and up to 30 MPa, Indian J. Technol., 1992, vol. 30, pp. 553–558.

23. Estrada-Alexanders A. F., Trusler J. P. M., J. Chem. Thermodynamics, 1995, vol. 27, pp. 1075–1089. https://doi.org/10.1006/jcht.1995.0113

24. Ewing M. B., Trusler J. P. M., Physica A, 1992, vol. 184, pp. 415–436. https://doi.org/10.1016/0378-4371(92)90314-G

25. Ewing M. B., Goodwin A. R. H., J. Chem. Thermodyn., 1992, vol. 24, pp. 531–547. https://doi.org/10.1016/S0021-9614(05)80123-5

26. Ewing M. B., Owusu A. A., Trusler J. P. M., Physica A, 1989, vol. 156, pp. 899–908. https://doi.org/10.1016/0378-4371(89)90026-5

27. Lestz S. S., J. Chem. Phys., 1963, vol. 38, pp. 2830–2834. https://doi.org/10.1063/1.1733609

28. Tegeler C., Span R., Wagner W., J. Phys. Chem. Ref. Data, 1999, vol. 28, pp. 779–849. https://doi.org/10.1063/1.556037

29. Stewart R. B., Jacobsen R. T., J. Phys. Chem. Ref. Data, 1989, vol. 18, pp. 639–799. https://doi.org/10.1063/1.555829

30. Rizi A., Abbaci A., J. Mol. Liq., 2012, vol. 171, pp. 64–70. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2012.04.010

31. Rykov S. V., Kudryavtseva I. V., Rykov V. A., J. Phys.: Conf. Ser., 2019, vol. 1385, 012014. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1385/1/012014

32. Rykov V. A., J. Eng. Phys. Thermophys., 1985, vol. 48, no. 4, pp. 476–481. https://doi.org/10.1007/BF00872077

33. Rykov V. A. , Rykov S. V., Kudryavtseva I. V., Sverdlov A. V., J. Phys. Conf. Ser., 2017, vol. 891, 012334. https://doi.org/10.1088/1742-6596/891/1/012334

34. Benedek G. B., Polarisation Matiereet Rayonnement – Volume Jubilaireenl’ Honneurd’ Alfred Kastler, Presses Universitaires de Paris, Paris, 1968, p. 71.

35. Kudryavtseva I. V., Rykov V. A., Rykov S. V., Ustyuzhanin E. E., J. Phys. Conf. Ser., 2018, vol. 946, 012118. https://doi.org/10.1088/1742-6596/946/1/012118

36. Kozlov A. D., Lysenkov V. F., Popov P. V., Rykov V. A., J. Eng. Phys. Thermophys., 1992, vol. 62, no 6, pp. 611–617. https://doi.org/10.1007/BF00851887

37. Кудрявцева И. В., Рыков С. В. Непараметрическое уравнение состояния скейлингового вида, разработанное на основе феноменологической теории Мигдала и гипотезы Бенедека // Журнал физической химии. 2016. Т. 90. № 7. С. 1119–1121. https://doi.org/10.7868/S0044453716070153[Kudryavtseva I. V.,Rykov S. V., Russ. J.Phys.Chem. A,2016,vol.90,pp.1493–1495.https://doi .org/10.1134/S0036024416070153 ]

38. Рыков С. В., Кудрявцева И. В. Теплопроводность жидких гидрофторолефинов и гидрохлорфторолефинов на линии насыщения // Журнал физической химии. 2022. T. 96. № 10. С. 1421–1427. https://doi.org/10.31857/S0044453722100272 [Rykov S. V., Kudryavtseva I. V., Rykov V. A., Ustyuzhanin E. E., J. Phys. Conf. Ser., 2021, vol. 2057, 012113. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2057/1/012113 ]

39. Колобаев В. А., Рыков С. В., Кудрявцева И. В., Устюжанин Е. Е., Попов П. В., Рыков В. А., Свердлов А. В. Методика построения уравнения состояния и термодинамических таблиц для хладагента нового поколения // Измерительная техника. 2021. № 2. С. 9–15. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-2-9-15[Kolobaev V. A.,Rykov S. V.,Kudryavtseva,I. V. et al.,Measurement Techniques, 2021,vol.64, no. 2, pp. 86–93. https://doi.org/10.1007/s11018-021-01901-9 ]

40. Скрипов В. П., Синицин Е. Н., Павлов П. А. и др. Теплофизические свойства жидкостей в метастабильном состоянии. М.: Атомиздат, 1980. 208 с. [Skripov V. P., Sinicin Е. N., Palov P. A., et. al., Teplofi zicheskie svojstva zhidkostej v metastabil’nom sostoyanii, Moscow, Atomizdat Publ., 1980, 208 p. (In Russ.)]

41. Колобаев В. А., Рыков С. В., Кудрявцева И. В., Устюжанин Е. Е., Попов П. В., Рыков В. А., Козлов А. Д. Термодинамические свойства хладагента R1233zd(E): методика построения фундаментального уравнения состояния и табулированные данные // Измерительная техника. 2022. № 5. С. 22–28. [Kolobaev V. A., Rykov S. V., Kudryavtseva, I. V. et al., Thermodynamic properties of R1233zd(E) refrigerant: a technique for constructing the fundamental equation of state and tabulated data, Izmeritel’naya tekhnika, 2022, no. 5, pp. 22–28 (In Russ.)] https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-5-22-28