Một Phương Trình Trạng Thái Mới cho Carbon Dioxide Bao Phủ Khu Vực Chất Lỏng Từ Nhiệt Độ Điểm Ba Đến 1100 K Ở Áp Suất Tối Đa 800 MPa

Công trình này xem xét dữ liệu hiện có về các thuộc tính nhiệt động lực học của carbon dioxide và trình bày một phương trình trạng thái mới dưới dạng phương trình cơ bản rõ ràng trong năng lượng tự do Helmholtz. Hàm cho phần còn lại của năng lượng tự do Helmholtz được điều chỉnh theo các dữ liệu đã chọn của các thuộc tính sau: (a) các thuộc tính nhiệt của vùng một pha (pρT) và (b) của đường bão hòa thể lỏng-hơi (ps, ρ′, ρ″) bao gồm tiêu chí Maxwell, (c) tốc độ âm w và (d) khả năng chứa nhiệt riêng cp của vùng một pha và của đường bão hòa, (e) khả năng chứa nhiệt riêng cv, (f) enthalpy riêng h, (g) năng lượng nội riêng u, và (h) hệ số Joule–Thomson μ. Bằng cách áp dụng các chiến lược hiện đại cho việc tối ưu hóa dạng toán học của phương trình trạng thái và cho việc điều chỉnh phi tuyến đồng thời dữ liệu của tất cả các thuộc tính này, công thức kết quả có khả năng đại diện ngay cả cho những dữ liệu chính xác nhất trong các giới hạn không chắc chắn của thí nghiệm. Trong vùng kỹ thuật quan trọng nhất với áp suất lên đến 30 MPa và nhiệt độ lên đến 523 K, độ không chắc chắn ước tính của phương trình dao động từ ±0.03% đến ±0.05% ở mật độ, ±0.03% đến ±1% ở tốc độ âm, và ±0.15% đến ±1.5% ở khả năng chứa nhiệt với áp suất không đổi. Sự quan tâm đặc biệt đã được tập trung vào mô tả vùng giới hạn và hành vi ngoại suy của công thức. Mà không cần một mối liên kết phức tạp với một phương trình trạng thái được điều chỉnh, công thức mới cung cấp một mô tả hợp lý ngay cả về các thuộc tính nhiệt gần kề điểm giới hạn. Ít nhất cho các thuộc tính cơ bản như áp suất, fugacity và enthalpy, phương trình có thể được ngoại suy đến các giới hạn ổn định hóa học của carbon dioxide. Các phương trình độc lập cho áp suất hơi và cho áp suất trên đường thăng hoa và nóng chảy, cho mật độ lỏng bão hòa và hơi bão hòa, và cho khả năng chứa nhiệt lý tưởng với áp suất không đổi cũng được bao gồm. Bảng thuộc tính được tính toán từ phương trình trạng thái được cung cấp trong phần phụ lục.