Вплив температури та хімічного потенціалу на термодинамічний коефіцієнт −(dV/dP)T води
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe68.6.390Ключові слова:
вода, аргон, iзотермiчна стисливiсть, хiмiчний потенцiал, крива спiвiснування рiдина–пара, крива спiвiснування рiдина–тверде тiло, водневi зв’язкиАнотація
На основi iснуючих лiтературних даних проведенi розрахунки з подальшим аналiзом температурних та хiм-потенцiальних залежностей термодинамiчного коефiцiєнта −(dV/dP)T для води у станi рiдини. Проведено порiвняння знайденого коефiцiєнта для води та аргону. З урахуванням принципу вiдповiдних станiв пiдтверджено iснування областi термодинамiчної подiбностi мiж ними. Разом з тим, iснує область термодинамiчних параметрiв, в якiй зазначена подiбнiсть мiж водою та аргоном не спостерiгається. Показано, що для води iснує особлива температура (42,0 ±0,2) ∘C, за якої крива температурної залежностi термодинамiчного коефiцiєнта −(dV/dP)T уздовж лiнiї рiвноваги рiдина–пара проходить через мiнiмум. Вказана особливiсть приводить до особливостi поведiнки термодинамiчного коефiцiєнта −(dV/dP)T води, чого не спостерiгається для аргону. Показано, що для води iснує особливе значення хiмiчного потенцiалу, за якого крива хiмпотенцiальної залежностi термодинамiчного коефiцiєнта −(dV/dP)T уздовж кривої спiвiснування рiдина–пара також має мiнiмум. Крiм того, у потрiйнiй точцi води термодинамiчний коефiцiєнт −(dV/dP)T як функцiя хiмiчного потенцiалу досягає максимального значення.
Посилання
G.M. Kontogeorgis, A. Holster, N. Kottaki, E. Tsochantaris, F. Topsøe, J. Poulsen, M. Bache, X. Liang, N.S. Blom, J. Kronholm. Water structure, properties and some applications. A review. Chem. Thermodyn. Therm. Anal. 6, 100053 (2022).
https://doi.org/10.1016/j.ctta.2022.100053
H. Tanaka. Roles of liquid structural ordering in glass transition, crystallization, and water's anomalies. J. NonCryst. Solids X 13, 100076 (2022).
https://doi.org/10.1016/j.nocx.2021.100076
O.V. Tomchuk, L.A. Bulavin, V.L. Aksenov, V.M. Garamus, O.I. Ivankov, A.Y. Vul', A.T. Dideikin, M.V. Avdeev. Small-angle scattering from polydisperse particles with a diffusive surface. J. Appl. Crystallogr. 47, 642 (2014).
https://doi.org/10.1107/S1600576714001216
E.A. Kyzyma, A.A. Tomchuk, L.A. Bulavin, V.I. Petrenko, L. Alm'asy, M.V. Korobov, D.S. Volkov, I.V. Mikheev, I.V. Koshlan, N.A. Koshlan, P. Bl'aha, M.V. Avdeev, V.L. Aksenov. Structure and toxicity of aqueous fullerene C60 solutions. J. Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques 9, 1 (2015).
https://doi.org/10.1134/S1027451015010127
V.I. Petrenko, O.P. Artykulnyi, L.A. Bulavin, L. Alm'asy, V.M. Garamus, O.I. Ivankov, N.A. Grigoryeva, L. Vekas, P. Kopcansky, M.V. Avdeev. On the impact of surfactant type on the structure of aqueous ferrofluids. Colloid. Surface. A 541, 222 (2018).
https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2017.03.054
A.V. Chalyi, A.N. Vasil'ev. Correlation properties, critical parameters and critical light scattering in finite-size systems. J. Mol. Liq. 84, 203 (2000).
https://doi.org/10.1016/S0167-7322(99)00187-7
A.V. Chalyi, A.N. Vasil'ev, E.V. Zaitseva. Synaptic transmission as a cooperative phenomenon in confined systems. Condens. Matter Phys. 20, 13804 (2017).
https://doi.org/10.5488/CMP.20.13804
Ch. Tegeler, R. Span, W. Wagner. A new equation of state for argon covering the fluid region for temperatures from the melting line to 700 K at pressures up to 1000 MPa. J. Phys. Chem. Ref. Data. 28, 779 (1999).
https://doi.org/10.1063/1.556037
R. Span, W. Wagner. Equations of state for technical applications. II. Results for nonpolar fluids. Int. J. Thermophys. 24, 41 (2003).
F. Mallamace, C. Corsaro, H.E. Stanley. A singular thermodynamically consistent temperature at the origin of the anomalous behavior of liquid water. Sci. Rep. 2, 993 (2012).
https://doi.org/10.1038/srep00993
J.H.S. Lee, K. Ramamurthi. Fundamentals of Thermodynamics (CRC Press, 2022).
L.N. Dzhavadov, V.V. Brazhkin, Yu.D. Fomin, V.N. Ryzhov, E.N. Tsiok. Experimental study of water thermodynamics up to 1.2 GPa and 473 K. J. Chem. Phys. 152, 154501 (2020).
https://doi.org/10.1063/5.0002720
K.H. Kim, A. Sp¨ah, H. Pathak, F. Perakis, D. Mariedahl, K. Amann-Winkel, J.A. Sellberg, J.H. Lee, S. Kim, J. Park, K.H. Nam, T. Katayama, A. Nilsson. Maxima in the thermodynamic response and correlation functions of deeply supercooled water. Science 358, 1589 (2017).
https://doi.org/10.1126/science.aap8269
F. Mallamace, C. Corsaro, D. Mallamace, C. Vasic, H.E. Stanley. The thermodynamical response functions and the origin of the anomalous behavior of liquid water. Faraday Discuss. 167, 95 (2013).
https://doi.org/10.1039/c3fd00073g
C. Yaws. Thermophysical Properties of Chemicals and Hydrocarbons. 2nd Edition (Gulf Professional Publishing, 2014).
M.Z. Southard, D.W. Green. Perry's Chemical Engineers' Handbook (Mcgraw-Hill Education, 2019).
MiniRefprop Database, NIST (https://trc.nist.gov/ refprop/MINIREF/MINIREF.HTM).
SRD69 Database, Thermophysical Properties of Fluid Systems, Peter Linstrom (2017), NIST Chemistry WebBook - SRD 69, National Institute of Standards and Technology.
I.H. Bell, J. Wronski, S. Quoilin, V. Lemort. Pure and pseudo-pure fluid thermophysical property evaluation and the open-source thermophysical property library CoolProp. Ind. Eng. Chem. Res. 53, 2498 (2014)ю
https://doi.org/10.1021/ie4033999
MOL-Instincts Database, ChemEssen. https://www.molinstincts.com/.
ChemRTP Database, ChemEssen. http://www.chemrtp.com/.
Refprop Database, NIST. https://www.nist.gov/programs-projects/reference-fluid-thermodynamic-andtransport-properties-database-refprop.
WTT Database, NIST. https://wtt-pro.nist.gov/wtt-pro/.
ThermodataEngine Database, NIST. https://trc.nist.gov/tde.html.
L.A. Bulavin, E.G. Rudnikov. Temperature and pressure effect on the thermodynamics coefficient (dV/dT)P of water. Ukr. J. Phys. 68, 122 (2023).
https://doi.org/10.15407/ujpe68.2.122
I.I. Novikov. Thermodynamic similarity and prediction of the properties and characteristics of substances and processes. J. Eng. Phys. Fundam. Thermodyn. 53, 1227 (1987).
https://doi.org/10.1007/BF00871080
H.W. Xiang. The Corresponding-States Principle and its Practice. Thermodynamic, Transport and Surface Properties of Fluids (Elsevier Science, 2005).
https://doi.org/10.1016/B978-044452062-3/50005-1
A.I. Fisenko, N.P. Malomuzh, A.V. Oleynik. To what extent are thermodynamic properties of water argon-like? Chem. Phys. Lett. 450, 297 (2008).
https://doi.org/10.1016/j.cplett.2007.11.036
I.V. Zhyganiuk, M.P. Malomuzh. Physical nature of hydrogen bond. Ukr. J. Phys. 60, 960 (2015).
https://doi.org/10.15407/ujpe60.09.0960
L.A. Bulavin, V.Ya. Gotsulskyi, N.P. Malomuzh, A.I. Fisenko. Crucial role of water in the formation of basic properties of living matter. Ukr. J. Phys. 65, 794 (2020).
https://doi.org/10.15407/ujpe65.9.794
M. F. Chaplin. Structure and properties of water in its various states. In Encyclopedia of Water: Science, Technology, and Society. Edited by P. A. Maurice (John Wiley and Sons, 2019).
https://doi.org/10.1002/9781119300762.wsts0002
L.G.M. Pettersson. A two-state picture of water and the funnel of life. In: Modern Problems of the Physics of Liquid Systems. Selected Reviews from the 8th International Conference "Physics of Liquid Matter: Modern Problems", Kyiv, Ukraine, May 18-22, 2018. Edited by L. Bulavin, L. Xu (Springer Cham, 2019).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
