Уравнения состояния жидкой фазы металлов при высоких давлениях и температурах

• Автор: Левашов, Павел Ремирович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил

Оглавление

Введение

1. Методы исследования термодинамических свойств жидкости при высоких давлениях

и температурах

1.1. Основные понятия физики жидкого состояния

1.2. Экспериментальные методы исследования жидкости в стационарных условиях

1.3. Электровзрыв проводников

1.4. Динамические методы исследования

1.5. Интегральные уравнения в теории жидкого состояния

1.6. Методы Монте-Карло и молекулярной динамики в теории жидкости

1.7. Результаты расчетов термодинамических свойств жидкости с использованием модельных потенциалов
1.8. Определение параметров критических точек металлов
1.9. Полуэмпирические методы описания жидкости
2. Расчеты термодинамических свойств жидких металлов
2.1. Моделирование методом Монте-Карло
2.2. Модель уравнения состояния мягких сфер
2.3. Процедура построения уравнения состояния
3. Термодинамические свойства жидкой фазы металлов
3.1. Натрий
3.2. Калий
3.3. Алюминий
3.4. Медь
3.5. Ванадий
3.6. Тантал
3.7. Молибден
3.8. Вольфрам
3.9. Железо
3.10. Никель
3.11. Рений
3.12. Иридий
3.13. Платина
3.14. Свинец
3.15. Уран
4. Анализ результатов расчета термодинамических свойств металлов
Заключение
Приложение
Литература

Введение
Диссертация посвящена теоретическому расчету термодинамических свойств металлов в жидкой и газовой фазах, включая двухфазную область жидкость-газ и околокритические состояния, проведению оценок критической точки, сопоставлению полученных результатов с имеющимися экспериментальными данными, а также результатами численного моделирования. Термодинамические свойства вещества в виде уравнения состояния, связывающего, например, давление Р, температуру Т и удельный объем V физически однородной системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, определяются функциональной зависимостью /(Р, У,Т) = 0 либо массивом численных данных {Р{, V*, Р};=1 д.. Эта связь не может быть получена из одних лишь термодинамических соотношений и является результатом либо экспериментальных измерений, либо теоретического расчета методами статистической физики с привлечением различного рода модельных представлений о характере межчас-тичного взаимодействия в системе. В работе выполнено теоретическое исследование термодинамических свойств жидких металлов в околокри-тической области с помощью полуэмпирических уравнений состояния, полученных с привлечением результатов моделирования жидкости методом Монте-Карло и экспериментальных данных.
Актуальность. Знание термодинамических свойств жидких металлов в широком диапазоне параметров от нормального давления до око-локритической области представляет большой интерес для понимания фундаментальных особенностей фазовой диаграммы вещества [1]. Уравнения состояния жидких металлов необходимы для решения широкого круга задач современной теплофизики высоких плотностей энергии, таких как безопасность ядерных реакторов, проблемы высокоскоростного удара, многочисленные задачи воздействия импульсных концентрированных потоков энергии на вещество и т. п. Например, в процессе мощного энерговыделения происходит сжатие и необратимый разогрев ве-

a варьируется в пределах экспериментальной погрешности (до 5%) для обеспечения согласия с экспериментальной величиной температуры испарения при Р = 1 бар.
Затем проводилось моделирование методом Монте-Карло с найденными параметрами потенциала <р(г) (е, а и п) в NPT-ансамбле при давлении, равном давлению в опытах по изобарическому расширению. По результатам сравнения рассчитанной методом Монте-Карло изобары с экспериментальными данными можно было сделать вывод о корректности найденных параметров потенциала Таким образом, в отличие от процедуры, предложенной в [69], изложенная методика определения коэффициентов уравнения состояния (17)-(19) позволяет выполнить согласованное термодинамическое описание в рамках модельного потенциала мягких сфер. Данный способ обеспечивает корректность входящих в (17)-(19) параметров потенциала взимодсйст-вия. Следует отметить, что температура испарения при Р = 1 бар для большинства металлов надежно определена, и ее использование в качестве реперной величины делает уравнение состояния более достоверным.
При построении уравнения состояния использовались значения температуры испарения и энергии сублимации по справочным изданиям [80-82]. Для решения системы (20), (21) в качестве реперных данных привлекались результаты теплофизических измерений по свойствам жидкого металла при Р — 1 бар, собранные в обзоре [83] и многочисленные оригинальные источники по быстрому нагреву проводников мощным импульсом тока.