Una nueva ecuación de estado no extensiva para las fases fluidas del argón, incluyendo los estados metastables, desde la línea de fusión hasta 2300 K y 50 GPa
Autores: Aitken, Frédéric; Denat, André; Volino, Ferdinand
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Una nueva ecuación de estado no extensiva para las fases fluidas del argón, incluyendo los estados metastables, desde la línea de fusión hasta 2300 K y 50 GPa
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Ecuación de estado
Datos termodinámicos
Energía libre de Helmholtz
Capacidad calorífica
Región de fluidos
Datos de presión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Se desarrolló una nueva ecuación de estado para el argón con el objetivo de extender el rango de validez de la ecuación de estado propuesta anteriormente por Tegeler et al. y obtener una mejor descripción física de los datos termodinámicos experimentales para toda la región fluida (estados de fase única, metastables y de saturación). Como propusieron Tegeler et al., esta ecuación también se basa en una forma funcional de la parte residual de la energía libre de Helmholtz reducida. Sin embargo, en este trabajo, la ecuación fundamental para la energía libre de Helmholtz se derivó de las cantidades medidas CV(, T) y P(, T). La descripción empírica de la capacidad calorífica isocórica CV(, T) se basó en una descripción empírica original que contenía explícitamente los estados metastables. Las propiedades termodinámicas (energía interna, entropía y energía libre) se obtuvieron combinando la integración de CV(, T). Las funciones arbitrarias introducidas por el proceso de integración se dedujeron de una comparación entre los datos de presión P(, T) calculados y experimentales. La nueva formulación es válida para toda la región fluida desde la línea de fusión hasta 2300 K y para presiones de hasta 50 GPa. También predice la existencia de un máximo de la capacidad calorífica isocórica CV a lo largo de isocoras, como se observó experimentalmente en varios otros fluidos. Para muchas aplicaciones, una forma aproximada de la ecuación de estado para la fase líquida puede ser suficiente. Por lo tanto, se propone una ecuación de Tait-Tammann entre la temperatura del punto triple y 148 K.
Descripción
Se desarrolló una nueva ecuación de estado para el argón con el objetivo de extender el rango de validez de la ecuación de estado propuesta anteriormente por Tegeler et al. y obtener una mejor descripción física de los datos termodinámicos experimentales para toda la región fluida (estados de fase única, metastables y de saturación). Como propusieron Tegeler et al., esta ecuación también se basa en una forma funcional de la parte residual de la energía libre de Helmholtz reducida. Sin embargo, en este trabajo, la ecuación fundamental para la energía libre de Helmholtz se derivó de las cantidades medidas CV(, T) y P(, T). La descripción empírica de la capacidad calorífica isocórica CV(, T) se basó en una descripción empírica original que contenía explícitamente los estados metastables. Las propiedades termodinámicas (energía interna, entropía y energía libre) se obtuvieron combinando la integración de CV(, T). Las funciones arbitrarias introducidas por el proceso de integración se dedujeron de una comparación entre los datos de presión P(, T) calculados y experimentales. La nueva formulación es válida para toda la región fluida desde la línea de fusión hasta 2300 K y para presiones de hasta 50 GPa. También predice la existencia de un máximo de la capacidad calorífica isocórica CV a lo largo de isocoras, como se observó experimentalmente en varios otros fluidos. Para muchas aplicaciones, una forma aproximada de la ecuación de estado para la fase líquida puede ser suficiente. Por lo tanto, se propone una ecuación de Tait-Tammann entre la temperatura del punto triple y 148 K.