Расчет термодинамических свойств неполярных газов и их смесей на основе единого межмолекулярного потенциала

• Автор: Баркан, Евгений Соломонович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 167 c. : ил

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. КРАТКИЙ ОБЗОР МОДЕЛЬНЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ.

1.1. Основные положения

1.2. Межмолекулярные силы

1.3. Модельные потенциалы

Глава 2. УНИВЕРСАЛЬНЫЙ 1ИМ0ЛЕШЯЕНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ .

2.1. Обоснование выбора .

2.2. Необходимые исходные данные

2.3. Методика определения потенциальных параметров.

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ И

ТРАНСПОРТНЫХ СВОЙСТВ НЕПОЛЯРНЫХ ГАЗОВ

3.1. Выбор базисных веществ .
3.2. Экспериментальные данные .
3.2.1. Второй вириальный коэффициент . .
3.2.2. Коэффициенты переноса
3.3. Результаты применения потенциала сферического центра Кихары
3.4. Обобщенные зависимости для параметров потенциала сферического центра Кихары .
3.5. Итоговые результаты и оценка их погрешности
Глава 4. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ И ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА
БИНАРНЫХ СМЕСЕЙ НЕПОЛЯРНЫХ ГАЗОВ.
4.1. Основные положения .
4.2. Общие правила комбинирования потенциальных параметров
стр.
4.3. Правила комбинирования потенциальных параметров для потенциала сферического
центра Кихары
4.4. Результаты применения потенциала сферического центра Кихары к бинарным смесям
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Межыолекулярные силы обычно делят на три категории короткодействующие Г о дальнодействующие Г 3 6 и силы, действующие на промежуточных расстояниях 6 3 6. Такое условное разделение принимается главным образом изза различия в математических методах, применяемых при расчете межыолекулярных сил. КОРОТКОДЕЙСТВУЮЩИЕ СИЛЫ. В случае, когда два атома или две молекулы находятся настолько близко друг к другу, что их электронные оболочки перекрываются, в соответствии с принципом Паули происходит их искажение. Если атомы первоначально имели заполненные электронные оболочки, то после сближения электроны препятствуют сближению атомов друг с другом, что приводит к увеличению плотности заряда в области, расположенной между атомами. Если атомы не имели заполненной электронной оболочки, то увеличение плотности заряда между ними может происходить за счет спаривания электронов, приводящего к образованию химической связи. Таким образом, короткодействующие силы отталкивания атомов и молекул имеют ту же природу, что и химическая связь и, что особенно важно, являются направленными. Эти силы часто называют обменными силами изза применяемого обычно математического метода, в соответствии с которым строится приближенная волновая функция, удовлетворяющая принципу Паули. Несмотря на то, что природа этих сил более или менее ясна, теоретические расчеты оказываются либо неточными, либо слишком сложными для их практического применения. Исходя из общих соображений, можно установить, что окончательное выражение для обменной энергии взаимодействия представляет собой произведение
экспоненциальных членов и полиномов по степеням Г . А ехр Ьг, . А и Ь постоянные. П. постоянные. ДАЛЬНОДЕЙСТВУЮЩИЕ СИЛЫ. В том случае, когда две молекулы находятся достаточно далеко друг от друга, влияние одного электронного оолака на другое мало, и им можно пренебречь. Возникающие при этом дальнодействующие силы могут быть найдены уже в первом приближении. Если же взаимным влиянием электронных оболочек пренебречь нельзя и силы взаимодействия зависят от величины вызванного ими возмущения, то необходимо приближение второго порядка. С помощью этого приближения определяется величина вклада в дальнодействующие силы за счет искажения взаимодействующих электронных оболочек. В общем случае дальнодейотвующие силы складываются из трех составляющих ориентационных сил, индуцированных сил и дисперсионных сил. Ориентационными называют силы взаимодействия, обусловленные наличием у молекул постоянных электрических моментов индуцированными силы взаимодействия, обусловленные поляризацией молекулы в электрическом поле, которое создается другой молекулой, имеющей постоянный дипольный момент. Происхождение этих сил связано с ассиметрией электронной оболочки молекул и может быть объяснено в рамках чистой электростатической теории. Дисперсионные силы возникают между молекулами любого типа, как полярными, так и неполярными, и в этом смысле являются универсальными. Качественное объяснение природы этих сил состоит в следующем. Движение электронов в молекуле связано с появлением у нее мгновенного дипольного момента. Этот диполь индуцирует соответствующие дипольные моменты в соседних атомах, между которыми и происходит взаимодействие. Строгое же объяснение возникновения дисперсионных сил может быть дано только на базе квантовомеханических представлений. Для практических расчетов свойств неполярных газов, а именно этот случай рассматривается в работе, наибольшее значение имеют дисперсионные силы, которые появляются во втором приближении. С8Г СЮГ 1. Сб, С8, С д0 и т. На очень больших расстояниях появляется так называемый эффект запаздывания, вследствие конечного времени распространения электромагнитного излучения между взаимодействующими молекулами 2. Это, в свою очередь, приводит к тому, что основной член в дисперсионной энергии изменяется пропорционально седьмой степени расстояния, а не шестой. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ПРОМЕЖУТОЧНЫХ РАССТОЯНИЯХ. Как уже отмечалось, дальнодействующие силы появляются в приближении второго порядка, а короткодействующие в приближении первого порядка.