A termodinamikai hasonlóság elmélete
A termodinamikai hasonlóság elmélete a fizika és a fizikai kémia egyik ága , amely a hasonlóságelmélet elveinek az anyagok tulajdonságainak számított meghatározására való alkalmazásán alapul.
A termodinamikai hasonlóság elméletének alapötlete szerint a kémiai vegyületek fiziko-kémiai tulajdonságai közötti kapcsolat, dimenzió nélküli formában kifejezve, hasonló kémiai vegyületek nagy halmazára érvényes. Tehát az anyag halmazállapotának paraméterei esetében egy ilyen függés a következőképpen alakul:
hol vannak a hőmérséklet , a nyomás és a moláris térfogat csökkentett értékei (azaz a kritikus ponton lévő értékekre vonatkoztatva ):
Ennek az egyenletnek az egyik formája a van der Waals egyenlet , amelyet az adott paraméterekhez képest írunk le (redukált van der Waals egyenlet):
Egy ilyen egyenlet ismeretében egy anyagcsoportra ki lehet számítani egy ismeretlen paraméter csökkentett értékét két ismert paraméterből, például:
A termodinamikai hasonlóság elméletének egyik központi rendelkezése a megfelelő állapotok törvénye . A megfelelő állapotok az adott paraméterek azonos értékeivel rendelkező anyagok állapotai, azaz a megfelelő állapotú anyagok arányosan eltávolodnak a kritikus állapottól. A megfelelő állapotok törvényének eredeti megfogalmazása szerint, ha több anyag két redukált paramétere egyenlő, akkor ezeknél az anyagoknál a harmadik redukált paraméternek is azonosnak kell lennie.
A termodinamikai hasonlóság elméletének kidolgozása során kimutatták, hogy hasonló anyagok megfelelő állapotaiban nemcsak a dimenzió nélküli állapotparaméterek azonosak , hanem bármely fizikai-kémiai tulajdonság invariánsai is . A fenti P kiszámítására szolgáló kifejezés egy általánosabb formában is felírható (a megfelelő állapotok törvényének kétparaméteres alakja):
Ez a kifejezés a termodinamikai hasonlóság kritériumegyenlete .
Az egyes anyagok közötti hasonlóság megléte vagy hiánya a hasonlósági kritérium ezen anyagok ismert jellemzőiből számított értékeinek összehasonlításával derül ki. A termodinamikai hasonlóság leírására általában több meghatározó kritériumot alkalmaznak. A meghatározó hasonlósági kritériumokat a számításnál kétféleképpen lehet figyelembe venni:
- különböző egyenletek alkalmazása különböző anyagcsoportokra, a hasonlóság meghatározó kritériumától függően
- hasonlósági kritériumok definiálása a termodinamikai hasonlóság kritériumegyenletének argumentumainak számában, például:
A fenti kifejezésben a változók megválasztását a vizsgált rendszer jellege határozza meg - például a folyadékok tulajdonságainak leírására a legtöbb esetben a T és a V használata, illetve az anyag gázhalmazállapotára az optimális. , T és P.
Az anyagok meglehetősen széles osztálya esetében a termodinamikai hasonlóság egy definiáló feltétellel írható le, a megfelelő állapotok törvénye három paraméteres formában írható fel:
Itt például a Pitzer acentrikussági tényezőt gyakran használják harmadik paraméterként (A) .
A termodinamikai hasonlóság elmélete meredeken növeli az anyagok tulajdonságaira vonatkozó információk információtartalmát, lehetővé téve a több ototípusos anyagra megállapított mintázat kiterjesztését hasonló anyagok nagy csoportjára, vagy egy anyag szükséges fizikai-kémiai tulajdonságainak kiszámítását. csak egy kevés információ van róla.
Irodalom
- Filippov L.P. Az anyagok tulajdonságainak hasonlósága. — M.: MGU, 1978—256 p.
- Sladkov IB Anyagok fizikai és kémiai tulajdonságainak előrejelzése a termodinamikai hasonlóság elméletének módszereivel. - S.-Pb: SPbGTU, 1994 - 70 p.
- Morachevsky A. G., Sladkov I. B. A molekuláris szervetlen vegyületek fizikai és kémiai tulajdonságai (kísérleti adatok és számítási módszerek). - 2. kiadás - Szentpétervár. : Kémia, 1996. - 312 p. — ISBN 5-7245-0817-6 .