Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Развитие промышленности и совершенствовала существующих технологий требует создания новых материалов. ля решения этой задачи необходима обширная информация о фиэиче-їих свойствах различных веществ. Отсутствие завершенной теории едкости делает весьма актуальной проблему экспериментальных негодований калорических и упругих свойств жидких систем.
Подобные исследования позволяют изучить особенности метмоле-ллярного взаимодействия в жидких средах и разработать методы зогнозирования различных свойств жидкости для широкой области араметров состояния.
Комплексные исследования в ряду подобных по строению вешестз, сличающихся лишь интенсивностью межмолекулярного взаимодейст-\я, дают возможность проследить влияние этого взаимодействия на аЕноаесные свойства жидкости и выявить закономерности в кз-энении этих свойств при переходе от одного гомолога к другому.
Такие исследования помогают понять природу жидкого состояния шества, что является одной из основных проблем физики конден-фованного состояния.
Трудности прогнозирования равновесных свойств жидкости свя-іньі с отсутствием пригодного для этих целей уравнения состоя-
1Я.
Самостоятельный интерес представляют комплексные исследова-ія упругих, тепловых и электрических свойств в ряду галогеноэа-гшенных н-парафинов. Широкое их использование в химической тех-злогии и вредное воздействие на окружающую сроду настоятельно зебуют изучения их структуры и широкого круга свойств.
ЦЕПИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. В связи с выше изложенным в іботе ставились следующие цели:
Получить массив данных об упругих, калорических и диэлектрических свойствах, широко используемых в химической технологии, галогенозамешенных н-пропана, н-гексана. н-гептана, н-нонана в интервале от 153 К до 423 К на линии насыщения и от 293 К до І23 К под давлением до 2000 ат.
Изучить взаимосвязь макроскопических свойств исследованных жидкостей с микроскопическими параметрами атомов заместителей.
Исследовать возможности некоторых модельных теорий для описания равновесных свойств н-парафинов и их хлор и йодэамеденных.
ПОСТАВЛЕННАЯ ЦЕЛЬ ДОСТИГАЛАСЬ ПУТЕМ РЕШЕНИЯ СЛЕДУЮЩИХ ЗАДАЧ: Проведена модернизация установки для одновременного измерения скорости ультразвука и плотности под давлением до 2000 ат.
Созданы экспериментальные установки для измерения изобарной теплоемкости и диэлектрической проницаемости на линии насыщения.
3. Проведены измерения скорости ультразвука на частотах 1-Э НГі
плотности, изобарной теплоемкости, диэлектрической проницаамс
сти. Погрешности, с которыми проводились измерения, соответ
ственно равны:
скорость ультразвука - 0.1 %;
плотность - от 0.1 % до 0.3 % (при высоких давлениях);
изобарная теплоемкость - на более 5 %;
диэлектрическая проницаемость - менее 2 %;
-
Разработаны компьютерные программы для обработки и анализа экспериментальных данных.
-
На основе полученного экспериментального материала и разулі татов выполненных расчетов изучен характер взаимосвязи PVT-параматров в исследованных жидкостях.
1.Усовершенствованная экспериментальная ультразвуковая установі высокого давления для исследования упругих свойств агрессивных жидкостей в интервале температур 293 - 4 23 К и давлений 0.1- 200 НПа.
2. Результаты комплексных исследований скорости ультразвука плотности, изобарной теплоемкости в хлор и йодзамещенных н-пропана, н-гексана, н-гептана, н-конана в интервале температур от 150 до 423 К на линии насыщения и под давлением до 2000 аа
3.Рассчитанные значения важнейших термодинамических характеристик (адиабатическая и изотермическая сжимаемости, изохорна* теплоемкость, отношение теплоємкостей, термический козффициеі давления и др.) для 11 исследованных жидкостей в интерва; температур от 150 до 423 К.
4.Выводы о характере зависимости энергии межмолекулярного взаимодействия в исследованных объектах от плотности среды.
б.Полуэмпнрическое соотношение» удовлетворительным образом ОП1 сываюшее равновесные свойства исследованных органическ» жидкостей .
6.Полученное из обпнх положений термодинамической теории флуктуации соотношение, позволяющее прогнозировать значения плотности и изотермической сжимаемости в исследованных объектах е однофазной области до 2000 ат.
1.Впервые получен массив термодинамических данных для хлор и йоязамеиенных н-пропана, н-гєксана. н-гептана, н-нонана в области температур от 150 К до 423 К и давлений до 2000 ат.
2.Показано, что энергия межмолекулярного взаимодействия для температур, близких к температуре кипения, для исследованных
н-алкилов, также как и для н-алканоа, пропорциональна квадрату плотности,
.Получено полуэмпирическоо соотношение, позволяющее с удовлетворительной точностью предсказывать численные значения основных термодинамических величин исследованных жидкостей на линии насыщения.
.Из общих положений термодинамической теории флуктуации впервые получено выражение, позволяющее предсказывать численные значения плотности и изотермической сжимаемости исследованных жидкостей а однофазной области по данным на линии насыщения, і.Выявлены особенности влияния положения и типа галогена на упругие, калорические и диэлектрические свойства в хлор и йодзамещенных н-пропака, н-гексана, н-гептана, н-нонана.
..Получены данные для скорости ультразвука, плотности, изобарной теплоемкости, диэлектрической проницаемости, адиабатической и изотермической сжимаемости, иэохерной теплоемкости, отношения теплоємкостей, термического коэффициента давления и др. для 11 органических жидкостей, широко применяемых в химической технологии.
!. Впервые получено полуэмпнрическое соотношение, позволяющее прогнозировать термодинамические свойства жидкостей на кривой равновесия жидкость-пар.
3.Предложена методика прогнозирования плотности и изотермической сжимаемости в однофазной области при давлении до 2000 ат.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты отдельных этапов исследования зокладывались на 11 всесоюзной акустической конференции (Москва, L991 г.), Первой научно-технической конференции (Москва, 1994 г) іетвартом международном совещании-семинаре" Инженерно-физические троблемы новой техники" (Москва, 1996 г), Второй международной іаучно-тахнической конференции «Инженерно-физические проблемы авиационной и космической техники» (Егорьевск, 1997г.), на ежегодных научных конференциях КГПУ.
ТУЕЛИКАЦИИ. Результаты исследований, представленные в диссертант, опубликованы в 18 работах.
ГТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, че-сырех глав, заключения и приложения, изложенных на 171 страница машинописного текста, включая 30 рисунков, перечня использованной литературы, состоящего из 196 наименований. Первая глава обзорная, во второй главе приводится описание объектов исследования и экспериментальных установок. В третьей главе проводится
анализ полученных экспериментальных данных и показана схема расчета основных термодинамических характеристик исследованных жидкостей. В четвертой главе проводится анализ некоторых молодой жидкости, пригодных для описания ее равновесных свойств. Показано, что лучшие результаты дает ячеечная модель. В этой главе из обших положений термодинамической теории флуктуации получено соотношение, позволяющее прогнозировать значения плотности и изотермической сжимаемости в однофазной области до давлений 2000 ат по данным на линии равновесия.