Уравнения состояний веществ

Сейчас для наиболее технически важных жидкостей и газов применяются уравнения состояния, которые являются стандартами при выполнении НИИ, ИТРазработотках, при проектировании разнообразного оборудования. Неточные данные не только могут снизить технико-экономические показатели установки, но и привести к неработоспособности спроектированного оборудования. Так погрешность расчета энтальпии и энтропии, определенных из условий работоспособности установки, не должна превышать

В начале 80-х была создана ГСССД- государственная служба стандартных справочных данных в задачу которой входила организация работ по созданию высокоточных уравнений состояния базирующихся на самых последних экспериментальных данных. В СССР под эгидой ГСССД были выпущены монографии и таблицы ССД по термодинамическим свойствам ряда основных веществ.

В последнее время поддерживаются разработки так называемых фундаментальных уравнений состояния, основано на представлении

Обычно такие уравнения являются едиными для жидкости и газа, включают в себя до 160 эмпирических коэффициентов, содержит также экспоненциальные члены, а так же члены, типичные для представления уравнения состояния с помощью масштабной теории, такого рода уравнения подразделяют на технические и научные. Научные характеризуются большей точностью, однако требуют при разработке соответствующее ПО больших ресурсов памяти и временных затрат. Наиболее точное уравнение состояние рекомендуется международным организациям в качестве стандартных.

Уравнение состояния полиномиального типа.

Единое уравнение полиномиального вида в виде двойного разложения в ряд обычно представлено в следующей форме:

Z=1 b_iy (Wⁱ/t^y),

где

Z=PV/RT-коэффициент сжимаемости

W=r/rкр- приведенная плотность

t= T/Tкр- приведенная температура

В таком уравнении состояния общее количество эмпирических коэффициентов bi by составляло 40-60 коэффициентов полученных при обработке экспериментальных данных, методом поли квадратов.

Таблица стандартных справочных данных и соответствующих монографий приходится сведения в уравнениях состояния полиномиального типа двойного разложения вышеприведенные зависимости используются в полиномиальных состояния, которые нашли широкое применение в 80-е для описания теплофизических свойств и многие из этих уравнений послужили основой для создания таблиц стандартных справочных данных.

В 90-е годы получили распространение фундаментальные уравнения состояния, основной особенностью которого является то, что обычно такое уравнение представляется в виде зависимости функции Гельм-Гольца от приведенных значений плотности. Это позволяет получить основные термодинамические величины из уравнения, что является более корректной операцией по сравнению с интегрированием, к которому необходимо прибегать при использовании ранее используемых уравнений полиномиального типа, представленного в виде зависимости (что позволяет лучше описать состояния вблизи критической точки).

S = (W, ) = F(W, ) / RT = fo(W, ) + fr(W, ),

где fo(W, ) – идеальная газовая составляющая уравнения фундаментального типа – избыточный компонент уравнения, который является необходимой корректировкой для определения свойств реального газа.

Такого рода уравнения обычно сопровождаются вспомогательными уравнениями.

В настоящее время уравнение состояния фундаментального типа является наиболее точными и предложены к применению в качестве стандартных для их разработки создан специальный математический аппарат для определения коэффициента и внешнего вида самого уравнения.