CC BY
28ФРАГМЕНТ ОНТОЛОГИИ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ
И ЕГО МОДЕЛЬ
Артемьева И.Л., Цветников В.А. fvtsvet@rhonda.vl.ru)
ИАПУ ДВО РАН
Данная работа демонстрирует на примере небольшого фрагмента разработанный авторами модульный подход к созданию моделей онтологий предметной области "Физическая химия" [1-4]. Под моделью онтологии в соответствии с работами [5-6] понимается необогащенная система логических соотношений, у которой каждое логическое соотношение имеет содержательное толкование, с которым согласно некоторое сообщество специалистов этой предметной области, а вся система есть явное представление концептуализации, понимаемой и как множество подразумеваемых ситуаций, и как множество подразумеваемых систем знаний предметной области [7].
Разработанный подход предусматривает создание модели онтологии в виде совокупности модулей, где каждый модуль описывает терминологию некоторого раздела предметной области. В качестве базового модуля используется модель метаонтологии. Иерархическая модель онтологии может расширяться за счет добавления новых модулей, соответствующих новым разделам предметной области.
В работе дается краткий анализ предметной области "Физическая химия", ее деление на разделы, описываются онтологии и модели двух разделов - "Реакции" и "Основы термодинамики".
Работа рассчитана на специалистов в области искусственного интеллекта, специалистов в области химии, а также всех интересующихся проблемами искусственного интеллекта.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 99-01-00634) и Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (научно-исследовательская работа по теме "Разработка моделей онтологий химических предметных областей и создание интеллектуальных пакетов для решения химических задач").
1. Фрагмент онтологии физической химии
1.1. Анализ предметной области
Согласно общепринятой классификации [8], физическая химия состоит из четырех собственных разделов: учение о строении вещества, химическая термодинамика, химическая кинетика и катализ. Ниже представлена краткая характеристика двух из них - учения о строении вещества и химическая термодинамика.
1.1.1. Учение о строении вещества
Учение о строении вещества входит как подраздел во множество других разделов химии, а не только в физическую химию. Он описывает самые различные физические и химические свойства веществ, зависящие от их строения, специфичные для рассматриваемой области химической деятельности.
В рамках физической химии рассматриваются далеко не все физические и химические свойства веществ, а только те, которые используются при решении задач физической химии. В частности, для химической термодинамики важны термодинамические свойства веществ (теплоемкость, парциальное давление), химические свойства веществ (реакционные способности), для кинетики и катализа -специфичные свойства химических реакций между веществами.
Данный раздел имеет дело с абстракциями - химическими веществами и химическими реакциями. Это не реальные экземпляры веществ или химические процессы в реальном химическом эксперименте, а их независимые от ситуации характеристики.
1.1.2. Химическая термодинамика
Химическая термодинамика - это раздел физической химии, посвященный изучению макроскопических систем (газообразные, жидкие, твердые вещества, растворы и др.) и процессов (реакции, фазовые превращения и др.) на основе общих законов взаимопревращения теплоты, различных видов работы и энергии.
Химическая термодинамика использует понятия о типах термодинамических систем (гетерогенная, гомогенная, закрытая, изолированная, открытая), параметрах состояния (давление, температура, химический потенциал и др.) термодинамических функциях и термодинамических потенциалах (внутренняя энергия, энтропия и др.).
Как следует из определения, данный раздел, помимо специфичных для него сущностей, также имеет дело с уже упомянутыми веществами и реакциями. В химической термодинамике под терминами "вещества" и "реакции" понимаются реальные образцы веществ и реальные химические процессы, протекающие между ними. Разумеется, свойства "веществ" и "реакции" раздела "Химическая термодинамика" тесно связаны со свойствами "веществ" и "реакций" раздела "Учение о строении вещества".
1.2. Структура предметной области
Предметная область "Физическая химия" в выбранных для исследования границах разбита на 7 связанных друг с другом разделов. Разделы "Элементы", "Вещества" и "Реакции" относятся к подразделу "Учение о строении вещества". Смысл деления этого подраздела на три части заключается в том, что химические элементы, химические вещества и химические реакции - это три различных сущности, поэтому имеет смысл описывать их отдельно. Поскольку вещества строятся из элементов, а реакции - из веществ, раздел "Вещества" базируется на разделе "Элементы", а раздел "Реакции" - на разделе "Вещества". Все эти разделы содержат знания о постоянных свойствах химических элементов, веществ и реакций соответственно. Все четыре раздела "Основы термодинамики", "Термодинамика. Физические свойства", "Термодинамика. Химические свойства", "Термодинамика. Химические и физические свойства" соответствуют подразделу "Химическая термодинамика" предметной области.
В разделе "Основы термодинамики", базирующемся на разделе "Вещества", описаны самые общие свойства термодинамических систем и их веществ-компонентов, не затрагивающие ни фаз, ни химических реакций.
В раздел "Термодинамика. Физические свойства", базирующийся на разделе "Основы термодинамики" включены описания физических превращений веществ, перенос вещества между фазами и другие явления, касающиеся только физической стороной термодинамики.
В другом разделе "Термодинамика. Химические свойства", также базирующемся на разделе "Основы термодинамики" и дополнительно на разделе "Реакции", описаны химические превращения веществ без учета фазовых превращений, то есть химическая сторона термодинамики.
И, наконец, раздел "Термодинамика. Химические и физические свойства", базирующийся сразу на двух разделах - "Термодинамика. Физические свойства" и "Термодинамика. Химические свойства", содержит объединение этих двух составляющих химической термодинамики, связывание законов физических превращений с законами химических превращений.
Иерархия разделов предметной области "Физическая химия" приведена на рисунке ниже.
1.3. Онтологии разделов
Данный раздел посвящен описанию онтологий двух разделов предметной области "Физическая химия" - раздела "Реакции" и "Основы термодинамики". Онтологии разделов описаны на естественном языке, понятном как специалистам-химикам, так и исследователям искусственного интеллекта. Все значимые утверждения разделов снабжены уникальными идентификаторами, используемые для связи с логическими утверждениями из моделей онтологий этих разделов 2.2-2.4.
1.3.1. Раздел "Реакции"
(1.) Химические реакции - это процессы превращения одних химических веществ в другие.
(2.) В качестве уникальных идентификаторов химических реакций используются
произвольные обозначения. (3.) Каждая химическая реакция - это процесс, у которого может быть несколько
альтернативных путей прохождения. (4.) Каждый альтернативный путь прохождения химической реакции - это
совокупность элементарных, параллельных и/или последовательных реакций. (5.) Как и у элемента и вещества, у химической реакции может быть несколько групп свойств:
• свойства первой группы не зависят ни от чего, кроме самой реакции, например: реагенты, результаты и др., (6.) • свойства второй группы зависят от пути прохождения, например: катализаторы, интервал температур и др.,
(7.) • свойства третьей группы характеризуют конкретного участника химической реакции, например: стехиометрический коэффициент, молярная доля и др.,
(8.) • свойства четвертой группы зависят от температуры и давления, например: константа равновесия по равновестным концентрациям, вольт-эквивалент и др.
(9.) Как и химические элементы и вещества, химические реакции характеризуются принадлежностью различным классам, например: гомогенная, экзотермическая, элементарная и др.
(10.) Различные свойства химических реакций имеют различные области допустимых значений:
• областью допустимых значений свойств, зависящих от температуры и давления, является вся ось действительных чисел,
(11.) • реагентами и результатами химических реакций могут быть химические вещества, классы химических веществ и электрон (для окослительно-восстановительных реакций),
(12.) • катализаторами химических реакций могут быть химические вещества и классы химических веществ.
(13.) • свойства "интервал температур" и "интервал давлений" могут принимать значения любых интервалов положительных действительных чисел,
(14.) • стехиометрический коэффициент может принимать значение любого положительного целого числа,
(15.) • мольная доля может принимать любое значение из интервала действительных чисел от нуля до единицы.
(16.) При вычислениях, связанных с химическими реакциями, используются различные константы и постоянные. Например, химическая константа "постоянная Фарадея" используется при расчетах, связанных с окислительно-восстановительными реакциями.
(17.) Химическое вещество как участник химической реакции характеризуется своим состоянием. В некоторых случаях реакция протекает только если ее участники находятся в определенных состояниях.
(18.) Число возможных состояний вещества ограничено.
(19.) В физической химии рассматриваются четыре возможных состояний - жидкое, растворенное, газовое и твердое.
(20.) Некоторые химические вещества могут диссоциировать в водных растворах; с такими веществами связана характеристика "уравнение диссоциации".
(21.) Существуют законы, связанные с химическими реакциями, которые истины во всех разделах химии. Например:
• сумма мольных долей реагентов и результатов химических реакций всегда не больше единицы,
(22.) • если химическая реакция не является ни окислительной, ни восстановительной, то ни один из ее реагентов и результатов не может быть электроном,
(23.) • ни одна химическая реакция не может быть элементарной по отношению к самой себе,
(24.) • у элементарных реакций нет альтернативных путей прохождения,
(25.) • любой путь прохождения химической реакции состоит из
более чем одной элементарной реакции, (26.) • любой реагент любой элементарной реакции любого пути прохождения является:
* результом других элементарных реакций пути или,
* реагентом исходной реакции или,
* катализатором исходной реакции.
(27.) • если для некоторого пути прохождения химической реакции множество катализаторов не пусто, то для этого пути у реакции есть как минимум две элементарные реакции, реагентами которых являются эти катализаторы, (28.) • на любом пути прохождения результатами исходной химической реакции являются результаты некоторых из ее элементарных реакций, (29.) • условия прохождения элементарных реакций соответствуют
те же условиям прохождения, что и для исходной реакции, (30.) • уравнение диссоциации химического вещества описывает процесс его диссоциации в водном растворе по текущей ступени. Единственным реагентом является само вещество, оба результата являются ионами, стехиометрические коэффициенты реагентов и результатов равны 1, (31.) • закон сохранения вещества для химической реакций между веществами гласит, что сумма количества атомов любого элемента среди всех реагентов, не являющихся электронами, равна сумме среди всех результатов, не являющихся электронами, с учетом стехиометрических коэффициентов, (32.) • изменение молярной энтальпии химической реакции - это разность сумм молярных энтальпий образования результатов и реагентов, помноженных на стехиометрические коэффициенты, (33.) • изменение молярной энтропии химической реакции - это разность сумм молярных энтропий образования результатов и реагентов, помноженных на стехиометрические коэффициенты, (34.) • изменение молярной энергии Гиббса химической реакции при данных температуре и давлении - это разность изменения молярной энтальпии реакции и произведения изменения молярной энтропии реакции на температуру, (35.) • сумма зарядов всех реагентов химической реакции, помноженных на стехиометрические коэффициенты, равна сумме зарядов всех ее результатов, помноженных на стехиометрические коэффициенты для реакции между веществами, (36.) • константа равновесия химической реакции по равновесным концентрациям или парциальным давлениям есть
произведение соответствующих констант равновесия всех ее элементарных реакций любого пути прохождения, поскольку константа равновесия не зависит от пути, (37.) • электродный потенциал и изменение молярной энергии Гиббса окислительной или восстановительной реакции связаны друг с другом через количество переносимых электронов и постоянную Фарадея,
(38.) (39.)
или потенциал,
восстановительной умноженный на
(40.) (41.) (42.)
(43.)
(44.)
(45.)
(46.) (47.) (48.) (49.) (50.) (51.) (52.)
химическая
реакций,
• вольт-эквивалент окислительной реакции - это ее электродный количество переносимых электронов,
Большинство законов, связанных с химическими реакциями, не являются тождественно истинными, а зависят от конкретного раздела химии. В частности, классификация реакций носит условный характер и зависит от принятых в данном разделе соглашений. Представленные ниже примеры утверждений базируются на университетском курсе физической химии. В его пределах будем считать, что:
• реагенты, результаты и катализаторы химических реакций попарно не пересекаются, исключая таким образом из рассмотрения автокаталитические реакции,
• окислительная реакция - это химическая реакция, один из результатов которой является электроном,
• восстановительная реакция - это химическая реакция, один из реагентов которой является электроном,
• окислительно-восстановительная реакция - это реакция:
1. в которой меняется степень окисления элементов,
2. есть только один путь прохождения, состоящий из двух одна которых является реакцией окисления, а другая - восстановления
• окислительно-восстановительная обмена реакция - это такая окислительно-восстановительная реакция, при которой изменяют степень окисления атомы элементов, входящих в состав разных веществ, например:
КМПО4- + Бе2+804 + ^04 = Мп2+804 + Бе23+(804) + ^04 + Н2О
• реакция окислительно-восстановительная распада - это химическая реакция разложения, при которой степени окисления изменяют атомы разных элементов одного и того же вещества, например:
2 КС1+503-2 = 2 КС1-1 + 3 020
• реакция диспропорционирования - это такая окислительно-восстановительная реакция, при которой степень окисления одного и того же элемента и повышается, и понижается, например:
3 С120 + 6 К0Н = 5 КС1-1 + КС1+503 + 3 Н20 реакция нейтрализации - это такая химическая реакция между кислотой и оксидом, в результате которой образуется соль и вода, реакция соединения - это такая химическая реакция, у которой несколько реагентов, но один результат,
реакция разложения - это такая химическая реакция, у которой один реагент, но несколько результатов,
реакция между классами - это такая химическая реакция, у которой по крайней мере один реагент или результат является классом вещества, реакция "между веществами" - это такая химическая реакция, у которой среди реагентов и результатов нет ни одного класса веществ, экзотермическая реакция - это химическая реакция с отрицательным изменением молярной энтальпией,
эндотермическая реакция - это химическая реакция с положительным изменением молярной энтальпии,
(53.) • сложная реакция - это такая химическая реакция, у которой есть
элементарные реакции, (54.) • элементарная реакция - это такая химическая реакция, у которой нет
элементарных реакций, (55.) • каталитическая реакция - это химическая реакция, у которой все пути прохождения требуют присутствия катализатора; которая без катализатора не имеет места, (56.) • электролит - это химическое вещество, которое способно диссоциировать,
(57.) • уравнение диссоциации кислот описывает диссоциацию
первой ступени на одиночный катион водорода и кислотный остаток, (58.) • уравнение диссоциации солей (средних и кислых) описывает диссоциацию первой ступени на одиночный катион металла и кислотный остаток,
(59.) • уравнение диссоциации кислотных остатков, содержащих водород, описывает только одну ступень, когда отщепляется очередной атом водорода и образуется следующий кислотный остаток.
1.3.2. Раздел "Основы термодинамики"
(60.) Химическая термодинамика имеет дело с так называемыми термодинамическими системами. Термодинамическая система - это ограниченная область пространства, в которой происходят различные процессы. Термодинамика изучает состояния и поведение термодинамической системы в течении одного или нескольких моментов наблюдения. Для описания термодинамической системы и ее составляющих в химической термодинамике выделяется пять главных групп свойств: экстенсивные и интенсивные параметры - это две группы термодинамических параметров состояния (экстенсивные обладают свойством аддитивности, интенсивные характеризуются одними и теми же значениями во всех точках системы в состоянии равновесия); удельные, молярные и дольные - производные от экстенсивных.
(61.) Названия свойств каждой группы:
• экстенсивные - масса, количество и др. (62.) • интенсивные - температура, давление и др.
(63.) • названия удельных параметров состояния формируются как названия
экстенсивных параметров, перед которыми ставится префикс "уд." (64.) • названия молярных параметров состояния формируются как названия
экстенсивных параметров, перед которыми ставится префикс "мол."
(65.) У термодинамической системы могут быть постоянные свойства, характеризующие ее как некий сосуд, например: тип системы и др.
(66.) Также, у термодинамической системы могут быть свойства, зависящие от момента наблюдения. К таким свойствам относятся интенсивные, экстенсивные, молярные и удельные параметры состояния, а также специфичные свойства, такие как вариантность, компоненты и др.
(67.) В термодинамической системе могут присутствовать ингредиенты. Набор ингредиентов может меняться между различными моментами наблюдения.
(68.) В качестве ингредиентов термодинамической системы могут выступать любые химические вещества.
Ингредиенты системы могут характеризоваться экстенсивными, интенсивными, молярными, удельными и дольными параметрами. Свойства системы и ее ингредиентов могут иметь различные области допустимых значений:
• значениями экстенсивных, интенсивных, удельных и молярных параметров могут быть любые действительные числа,
• дольных параметры принимают значения любых действительных чисел от нуля до единицы,
• всего существует три основных типа термодинамических систем -изолированная, закрытая и открытая,
• вариантность - это множество интенсивных параметров состояния термодинамической системы, значения которых можно менять в некотором диапазоне без того, чтобы в системе произошли фазовые изменение,
• компонентами системы являются ее независимые ингредиенты. Существуют законы, касающиеся основ термодинамики, которые истины во всех разделах химии. Например:
• отнесение экстенсивного параметра системы к единице ее массы придает ему свойство интенсивного параметра, называемого удельной величиной,
• отнесение экстенсивного параметра системы к единице количества придает ему свойство интенсивного параметра, называемого молярной величиной,
• доля по экстенсивному параметру ингредиента в системе - это отношение значения этого параметра ингредиента к значению этого параметра системы,
• значение экстенсивного параметра системы есть сумма его значений по всем ее ингредиентам,
• плотность системы - это отношение ее массы к ее объему,
• первое начало термодинамики вводит понятие внутренней энергии системы как функции состояния: внутренняя энергия системы меняется за счет теплообмена с окружающей средой и работы,
• энтальпия системы как функция состояния: сумма внутренней энергии и произведения давления на объем,
• энергия Гельмгольца системы как функция состояния: разность внутренней энергии и произведения температуры на энтропию,
• энергия Гиббса системы как функция состояния: внутренняя энергия минус произведение температуры на энтропию, плюс произведение давления на объем,
• масса ингредиента равна произведению его молярной массы на количество вещества,
• в любой момент наблюдения компоненты системы - это подмножество ингредиентов системы,
Большинство законов, касающихся основ термодинамики, не являются тождественно истинными, а зависят от конкретного раздела химии. Представленные ниже примеры утверждений базируются на университетском курсе физической химии. В его пределах будем считать, что:
• любая термодинамическая система не обменивается с внешним миром веществом, поэтому число атомов любого элемента среди всех ингредиентов системы есть величина постоянная,
(87.) • изолированная термодинамическая система не обменивается с внешним миром энергией,
(88.) • теплообмен изолированной термодинамической системы равен нулю, (89.) • давление в открытой термодинамической системы равно атмосферному, (90.) • в начальный момент наблюдения работа любой системы равна нулю, (91.) • система совершает работу только против внешнего давления, изменяя свой объем,
(92.) • поскольку в системе нет химических реакций, набор ингредиентов постоянен.
2. Модель фрагмента онтологии физической химии
Данная глава посвящена описанию метаонтологии и моделей онтологий разделов. В подразделе 2.1 описана модель метаонтологии "Сущности", а в подразделах 2.2, 2.4 приведены модели онтологии двух выбранных разделов.
Как видно из предыдущей главы, над объектами предметной области могут быть определены онтологические соглашения (21.)-(38.), (75.)-(85.) - утверждения, которые истины в данном разделе и во всех его потомках, т.е. "аксиомы" или "абсолютные истины" всей предметной области. Кроме этого, могут быть заданы законы (39.)-(59.), (86.)-(92.) - утверждения, которые истины в данном разделе, но могут быть неистины в его разделах-потомках. Всвязи с этим, в модель онтологии каждого раздела включаются только онтологические соглашения, а законы описываются отдельно в виде примеров баз знаний (см. п.п. 2.3, 2.5).
2.1. Модель метаонтологии "Сущности"
(93.) термин число моментов обозначает общее число моментов наблюдения состояния процесса
х (число моментов) = 1[1, да]
(94.) термин СУЩНОСТИ ЗНАНИЙ обозначает множество названий сущностей знаний
х(СУЩНОСТИ ЗНАНИЙ) =
(95.) каждая из сущностей знаний представляет собой множество обозначений (множество экземпляров сущности), или множество множеств обозначений
(у: СУЩНОСТИ ЗНАНИЙ) х(у) = (}К и (}{}К
(96.) термин СУЩНОСТИ СИТУАЦИИ обозначает множество названий сущностей ситуации
х(СУЩНОСТИ СИТУАЦИИ) = {}К
(97.) каждая из сущностей ситуаций представляет собой функцию, по моменту наблюдения возвращающую множество значений из области допустимых значений данной сущности ситуации
(у: СУЩНОСТИ СИТУАЦИИ) х(у) = (1[1, число моментов] ^ ОДЗ(у))
(98.) вспомогательный термин ВСЕ СУЩНОСТИ обозначает множество названий всех сущностей знаний и ситуаций
ВСЕ СУЩНОСТИ = СУЩНОСТИ ЗНАНИЙ и СУЩНОСТИ СИТУАЦИИ
(99.) вспомогательный термин ЭКЗЕМПЛЯРЫ представляет собой функцию, по названию сущности возвращающую множество всех экземпляров данной сущности
ЭКЗЕМПЛЯРЫ = ( X ВСЕ СУЩНОСТИ)
( / ^ е СУЩНОСТИ СИТУАЦИИ ^ ( и (т: 1[1, число моментов!) s(т))), (s е СУЩНОСТИ ЗНАНИЙ ^ j(s)) / )
(100.) вспомогательный термин ВСЕ ЭКЗЕМПЛЯРЫ представляет собой множество всех экземпляров всех сущностей
ВСЕ ЭКЗЕМПЛЯРЫ = ( и ВСЕ СУЩНОСТИ) ЭКЗЕМПЛЯРЫ(s))
(101.) процесс и все сущности знаний и ситуации имеют собственные и совместные свойства; термин СВОЙСТВА обозначает функцию, которая кортежу аргументов сопоставляет множество названий свойств. При этом возможны следующие варианты:
1. если кортеж аргументов пуст, то функция возвращает множество названий свойств процесса, которые будем называть константами ситуации предметной области: СВОЙСТВА();
2. если кортеж аргументов состоит из единственного обозначения "процесс", то функция возвращает множество названий свойств процесса, которые будем называть собственными свойствами процесса: СВОЙСТВА(процесс); 3. если кортеж аргументов состоит из единственного названия сущности знаний или ситуации, то функция возвращает множество названий свойств, которые будем называть собственными свойствами данной сущности: СВОЙСТВА(ВСЕ_ЭЛЕМЕНТЫ), СВОЙСТВА(все_реакции_системы);
4. если кортеж аргументов состоит из нескольких названий сущностей знаний и/или ситуации, то функция возвращает множество названий свойств, которые будем называть совместными свойствами сущностей данного кортежа: СВОЙСТВА(ВСЕ_ВЕЩЕСТВА, ВСЕ_ВОЗМ_ТЕМП), СВОЙСТВА(все_ингредиенты_системы, все_фазы_системы).
5. если кортеж элементов включает обозначение "процесс" и названия сущностей знаний, то то функция возвращает множество названий свойств, которые будем называть совместными свойствами процесса и данных сущностей: СВОЙСТВА(процесс, ВСЕ_РЕАКЦИИ)
^(СВОЙСТВА) =
({процесс} и {}( и (п: 1[0, ц(ВСЕ СУЩНОСТИ)!) {(у: (ВСЕ СУЩНОСТИ Й п))
(i: 1[1, 1ength(y)]) (]: 1[1, 1ength(y)] \ {i}) у) * п(], у)}) ^ {}К)
(102.) вспомогательный термин ВСЕ СВОЙСТВА обозначает множество названий всех свойств процесса и сущностей
ВСЕ СВОЙСТВА = ( и (п: 1[0, ц(ВСЕ СУЩНОСТИ)])
( и (у: {процесс} и {(у': (ВСЕ СУЩНОСТИ А п))
(i: 1[1, leпgth(y')]) (]: 1[1, leпgth(y')] \ {i}) у') * п(], у')})
СВОЙСТВА(х)))
(103.) термин МЕТАСВОЙСТВА обозначает множество названий классов свойств процесса и сущностей
х( МЕТАСВОЙСТВА) = {}К
(104.) каждое из метасвойств обозначает множество свойств процесса или сущностей (у: МЕТАСВОЙСТВА) х(у) = {}ВСЕ СВОЙСТВА
(105.) термин ОДЗ обозначает функцию, которая названию собственного или совместного свойства процесса и/или сущностей знаний и/или ситуации, или названию сущности ситуации (см. утверждение (97.)) сопоставляет область допустимых значений
х(ОДЗ) = (ВСЕ СВОЙСТВА и СУЩНОСТИ СИТУАЦИИ^
Щ-да, да] и 1[-да, да] и {}К и {}Ь
(106.) каждое свойство процесса или сущности, принадлежащее результату функционального термина СВОЙСТВА, также является функциональным термином, кортежу аргументов сопоставляющим значение из области допустимых значений этого свойства. Кортеж аргументов строится следующим образом:
1. если кортеж, являющийся аргументом функционального термина СВОЙСТВА, пуст, то кортеж аргументов данного свойства тоже пуст. Это значит, что свойство является константой ситуации предметной области,
2. если кортеж, являющийся аргументом функционального термина СВОЙСТВА, состоит из единственного обозначения "процесс", то кортеж аргументов данного свойства процесса состоит только из номера момента наблюдения. Это значит, что любое свойство процесса является функцией, зависящей только от момента наблюдения,
3. если в кортеж, являющийся аргументом функционального термина СВОЙСТВА, входят названия только сущностей знаний, то кортеж аргументов данного собственного или совместного свойства сущностей состоит из экземпляров всех сущностей исходного кортежа,
4. если в кортеж, являющийся аргументом функционального термина СВОЙСТВА, входит название хотя бы одной сущности ситуации или обозначение "процесс", то кортеж аргументов данного собственного или совместного свойства сущностей и/или процесса начинается с номера момента наблюдения, за которым следуют экземпляры всех сущностей исходного кортежа.
(к: {}( и (п: 1[0, ц(ВСЕ СУЩНОСТИ)])
{(у: (ВСЕ СУЩНОСТИ Й п)) СВОЙСТВА(у) * 0}) (w: СВОЙСТВА(к)) ( / (1ength(k) = 0 ^ Х^) = ОДЗ(w)), (1ength(k) = 1 & п(1, к) = процесс ^
Х^) = (1[1, число моментов] ОДЗ^))), (( & (i: 1[1, 1ength(k)]) к) е СУЩНОСТИ ЗНАНИЙ) ^
Х^) = ({(у': (ВСЕ ЭКЗЕМПЛЯРЫ Й 1ength(k))) ( & (]: 1[1, 1ength(k)] ) п(], у') = ЭКЗЕМПЛЯРЫ^!, k))} ^ ОДЗ(w))), п(1, k) = процесс V ( V (г 1[1, 1ength(k)]) k) е СУЩНОСТИ СИТУАЦИИ) ^
Х^) = ({(у': (х 1[1, число моментов], (ВСЕ ЭКЗЕМПЛЯРЫ Й 1ength(k)))
( & (]: 1[1, 1ength(k)] ) п(]+1, у') = ЭКЗЕМПЛЯРЫ(л(]+1, ф)} ^ ОДЗ(w)))/ ) 2.2. Модель системы понятий "Реакции"
2.2.1. Константы предметной области
(16.)
постоянная Фарадея = 96485
2.2.2. Сущности знаний
(18.)
все возможные состояния веществ е СУЩНОСТИ ЗНАНИЙ
(19.)
х(все возможные состояния веществ) = {жидкое, растворенное, газовое, твердое}
(1)
ВСЕ РЕАКЦИИ е СУЩНОСТИ ЗНАНИЙ
(2.)
у (ВСЕ РЕАКЦИИ) = {}К
(3.)
ВСЕ ПУТИ е СУЩНОСТИ ЗНАНИЙ
(4.)
у (ВСЕ ПУТИ) = {}{}ВСЕ РЕАКЦИИ
2.2.3. Собственные свойства сущностей знаний
(5.)
{ОБРАТИМАЯ, НЕОБРАТИМАЯ, ГЕТЕРОГЕННАЯ,
ГОМОГЕННАЯ, ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ, ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ,
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ,
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ_ОБМЕНА,
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ_РАСПАДА,
ДИСПРОПОРЦИОНИРОВАНИЯ,
СОЕДИНЕНИЯ, РАЗЛОЖЕНИЯ, НЕЙТРАЛИЗАЦИИ,
МЕЖДУ_КЛА ССАМИ, МЕЖДУ_ВЕЩЕСТВАМИ,
ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ, ЭНДОТЕРМИЧЕСКАЯ,
СЛОЖНАЯ, ЭЛЕМЕНТАРНАЯ, КАТАЛИТИЧЕСКАЯ,
РЕАГЕНТЫ, РЕЗУЛЬТАТЫ, ПУТИ}
с СВОЙСТВА(ВСЕ РЕАКЦИИ)
2.2.4. Совместные свойства сущностей знаний
(6.)
{КАТАЛИЗАТОРЫ, ИНТЕРВАЛ_ТЕМПЕРАТУР, ИНТЕРВАЛ„ДАВЛЕНИЙ} с СВОЙСТВА(ВСЕ РЕАКЦИИ, ВСЕ ПУТИ)
(7.)
{СТЕХ_КОЭФФИЦИЕНТ, МОЛЬНАЯ_ДОЛЯ, СОСТОЯНИЕ_УЧАСТНИКА} с СВОЙСТВА(ВСЕ РЕАКЦИИ, ВСЕ ВЕЩЕСТВА)
(8.)
{1ЗМЕНЕНИЕ_МОЛЯРНОЙ_ЭНТАЛЬПИИ, ИЗМЕНЕНИЕ_МОЛЯРНОЙ_ЭНТРОПИИ, ИЗМЕНЕНИЕ МОЛЯРНОЙ_ЭНЕРГИИ_ГИББ , КС, К, ЭЛЕКТРОДНЫЙ_ПОТЕНЦИАЛ, ВОЛЬТ-ЭКВИВАЛ } с СВОЙСТВА(ВСЕ РЕАКЦИИ, ВСЕ ВОЗМ ТЕМП, ВСЕ ВОЗМ ДАВЛ)
(20.)
УРАВНЕНИЕ_ДИСС е СВОЙСТВА(ВСЕ ВЕЩЕСТВА)
2.2.5. Области допустимых значений
(9.)
(у: {ОБРАТИМАЯ, НЕОБРАТИМАЯ, ГЕТЕРОГЕННАЯ,
ГОМОГЕННАЯ, ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ, ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ,
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ,
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ_ОБМЕ ,
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ_РА ,
ДИСПРОПОРЦИОНИРОВАНИЯ,
СОЕДИНЕНИЯ, РАЗЛОЖЕНИЯ, НЕЙТРАЛИЗАЦИИ,
МЕЖДУ_КЛА ССАМИ, МЕЖДУ_ВЕЩЕСТВАМИ,
ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ, ЭНДОТЕРМИЧЕСКАЯ,
СЛОЖНАЯ, ЭЛЕМЕНТАРНАЯ, КАТАЛИТИЧЕСКАЯ}) ОДЗ(у) = {}Ь
(10.)
(у: СВОЙСТВА(ВСЕ РЕАКЦИИ, ВСЕ ВОЗМ ТЕМП, ВСЕ ВОЗМ ДАВЛ) ОДЗ(у) = Щ-да, да]
(11)
(у: {РЕАГЕНТЫ, РЕЗУЛЬТАТЫ})
ОДЗ(у) = {}ВСЕ ВЕЩЕСТВА и {с} и
( и (w: СВОЙСТВА(ВСЕ ВЕЩЕСТВА)) ОДЗ^) = {}Ь)
(12.)
ОДЗ(КАТАЛИЗАТОРЫ) = {}ВСЕ ВЕЩЕСТВА и ( и СВОЙСТВА(ВСЕ ВЕЩЕСТВА)) ОДЗ^) = {}Ь)
(13.)
(у: {ИНТЕРВАЛ_ТЕМПЕРАТУР, ИНТЕРВАЛ_ДАВЛЕНИЙ}) ОДЗ(у) = {(w: (х Я[0, да], Я[0, да])) п(2, w) > п(1, w)}
(3.)
ОДЗ(ПУТИ) = ВСЕ ПУТИ
(14.)
ОДЗ(СТЕХ_КОЭФФИЦИЕНТ) = 1[0, да]
(17.) (20.)
(6.) (7.)
(21.) (22.)
(23.) (24.) (25.) (26.)
(27.)
(28.) (29.)
ОДЗ(МОЛЬНАЯ ДОЛЯ) = Щ0, 1]
ОДЗ(СОСТОЯНИЕ УЧАСТНИКА) = все возможные состояния веществ ОДЗ(УРАВНЕНИЕ ДИСС) = ВСЕ РЕАКЦИИ
2.2.6. Онтологические соглашения
(у: СВОЙСТВА(ВСЕ РЕАКЦИИ, ВСЕ ПУТИ)) (№ {}ВСЕ РЕАКЦИИ) (f: {(Г: ВСЕ РЕАКЦИИ) y(f, ff) * 0 V y(f, ff) * 0}) ff е ПУТИ(Ф)
(у: СВОЙСТВА(ВСЕ РЕАКЦИИ, ВСЕ ВЕЩЕСТВА))
(£ {(Г: ВСЕ РЕАКЦИИ)у(ф, г) * 0}) г е РЕАГЕНТЫ(Ф) и РЕЗУЛЬТАТЫ(f)
(f: ВСЕ РЕАКЦИИ) ( Е (г: РЕАГЕНТЫ(Ф) и РЕЗУЛЬТАТЫ(f)) МОЛЬНАЯ_ЦОЛЯ(г)) < 1
ф: {(Г: ВСЕ РЕАКЦИИ) - ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ(Г) & - ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ(Г)}) ^ г РЕАГЕНТЫ(г) и РЕЗУЛЬТАТЫ(г))
(f: ВСЕ РЕАКЦИИ) (ff: ПУТИ(f)) f г ff
(f: ВСЕ РЕАКЦИИ) ф ПУТИ(f)) (Г : ff) |(ПУТИ(Г)) < 1
(f: ВСЕ РЕАКЦИИ) ф ПУТИ(f)) > 2
(f1: ВСЕ РЕАКЦИИ) ф ПУТИ(f1))
(f2: ff) РЕАГЕНТЫ(£2) с ( и (Г: {(Г: ff) Г * f2})
РЕЗУЛЬТАТЫ^ ')) и РЕАГЕНТЫ(f1) и КАТАЛИЗАТОРЫ (А, ff)
(f: ВСЕ РЕАКЦИИ) ф {(ff: ПУТИ(f)) |(КАТАЛИЗАТОРЫ(Ф, ff)) * 0}) > 2 & КАТАЛИЗАТОРЫ (£, ф с ( и (Г: ф РЕАГЕНТЫ(Г')))
(£ ВСЕ РЕАКЦИИ) ф ПУТИ(Ф)) РЕЗУЛЬТАТЫ(Ф) с ( и (Г: ф РЕЗУЛЬТАТЫ(Г))
(Ф: ВСЕ РЕАКЦИИ) ф ПУТИ(Ф)) (Г: ф
ИНТЕРВАЛ _ТЕМПЕРАТУР(Г, 0) с ИНТЕРВАЛ_ТЕМПЕРАТУР(Ф, ф & ИНТЕРВАЛ_ДАВЛЕНИЙ(Г, 0) с ИНТЕРВАЛ_ДАВЛЕНИЙ(Ф, Фф
(у: ВСЕ ВЕЩЕСТВА) (|(РЕАГЕНТЫ(УРАВНЕНИЕ_ЦИСС(у))) = 1) & у е РЕАГЕНТЫ(УРАВНЕНИЕ_ЦИСС(у)) & (|(РЕЗУЛЬТАТЫ(УРАВНЕНИЕ_ЦИСС(у))) = 2) & ( & (г': РЕЗУЛЬТАТЫ(УРАВНЕНИЕ_ЦИСС(у))) г' е ВСЕ ВЕЩЕСТВА & 38Ш(ФОРМУЛА(г')) * 0) &
( & (г'': РЕАГЕНТЫ(УРАВНЕНИЕ_ДИСС(у)) и РЕЗУЛЬТАТЫ(УРАВНЕНИЕ_ДИСС(у))) СТЕХ_КОЭФФИЦИЕНТ(г'') = 1)
(31.)
(Ф: {(Г: ВСЕ РЕАКЦИИ) МЕЖДУ_ВЕЩЕСТВАМИ(Г)}) (i: {(i': ВСЕ ЭЛЕМЕНТЫ) ( V (г: РЕАГЕНТЫ(f) и РЕЗУЛЬТАТЫ(ф) число атомов(r, i') * 0)}) ( Е (г1: {(г1': РЕАГЕНТЫ(Ф)) г1' * с}) СТЕХ_КОЭФФИЦИЕНТ(Ф, г1) * число атомов(ФOРМУЛА(r1), 0 = ( Е (г2: {(г2': РЕЗУЛЬТАТЫ(Ф)) г2' * с}) СТЕХ_КОЭФФИЦИЕНТ(Ф, г2) * число атомов(ФOРМУЛА(r2), 0)
(32.)
(Ф: ВСЕ РЕАКЦИИ) (! ВСЕ ВОЗМ ТЕМП) (p: ВСЕ ВОЗМ ДАВЛ) (Е (г2: РЕЗУЛЬТАТЫ(Ф))
М0ЛЯРНАЯ_ЭНТАЛЬПИЯ_0БРАЗ0ВАНИЯ(г2, 1, p)) * СТЕХ_КОЭФФИЦИЕНТ(Ф, г2) - (Е (г1: РЕАГЕНТЫ (Ф)) М0ЛЯРНАЯ_ЭНТАЛЬПИЯ_0БРАЗ0ВАНИЯ(г1, t, p)) * СТЕХ_КОЭФФИЦИЕНТ(Ф, г1) = ИЗМЕНЕНИЕ_М0ЛЯРН0Й_ЭНТАЛЬПИИ(ф, ^ p))
(33.)
(Ф: ВСЕ РЕАКЦИИ) (!: ВСЕ ВОЗМ ТЕМП) ф: ВСЕ ВОЗМ ДАВЛ) (Е (г2: РЕЗУЛЬТАТЫ(Ф))
М0ЛЯРНАЯ_ЭНТР0ПИЯ_0БРАЗ0ВАНИЯ(г2, t, p)) * СТЕХ_КОЭФФИЦИЕНТ(Ф, г2) - (Е (г1: РЕАГЕНТЫ (Ф)) М0ЛЯРНАЯ_ЭНТР0ПИЯ_0БРАЗ0ВАНИЯ(г1, t, p)) * СТЕХ_КОЭФФИЦИЕНТ(Ф, г1) = ИЗМЕНЕНИЕ_М0ЛЯРН0Й_ЭНТР0ПИИ(ф, t, p))
(34.)
(Ф: ВСЕ РЕАКЦИИ) (!: ВСЕ ВОЗМ ТЕМП) ф: ВСЕ ВОЗМ ДАВЛ) ИЗМЕНЕНИЕ_М0ЛЯРН0Й_ЭНЕРГИИ_ГИББСА(ф, t, p) = ИЗМЕНЕНИЕ_М0ЛЯРН0Й_ЭНТАЛЬПИИ(ф, ^ p) -ИЗМЕНЕНИЕ_М0ЛЯРН0Й_ЭНТР0ПИИ(ф, t, p) * t
(35.)
(Ф: {(Г: ВСЕ РЕАКЦИИ) МЕЖДУ_ВЕЩЕСТВАМИ(Г)}) (Е (г1: РЕАГЕНТЫ(Ф)) СТЕХ_КОЭФФИЦИЕНТф г1) *
/ ( г1 = с ^ -1),
( г1 * с ^ Э8РЯД(Ф0РМУЛА(г1))) / = (Е (г2: РЕЗУЛЬТАТЫ(Ф)) СТЕХ_КОЭФФИЦИЕНТ(Ф, г2) *
/ ( г2 = с ^ -1),
( г2 * с ^ 38РЯД(Ф0РМУЛА(г2)))))
(36.)
(Ф: ВСЕ РЕАКЦИИ)
(t: ВСЕ ВОЗМ ТЕМП) (p: ВСЕ ВОЗМ ДАВЛ) (Ф: ПУТИ(Ф)) (у: {КС, КР}) у(ф, t, p) = ( П (г: ф у(г, t, p))
(37.)
(Ф: {(Г: ВСЕ РЕАКЦИИ)
ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ(Ф) V ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ(Г)}) (! ВСЕ ВОЗМ ТЕМП) (p: ВСЕ ВОЗМ ДАВЛ) - ИЗМЕНЕНИЕ_М0ЛЯРН0Й_ЭНЕРГИИ_ГИББСА(ф, ^ p) = СТЕХ_КОЭФФИЦИЕНТ(Ф, с) * постоянная Фарадея * ЭЛЕКТРОДНЫЙ_ПОТЕНЦИАЛ(Ф, ! p)
(38.)
(Ф {(Г: ВСЕ РЕАКЦИИ) ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ(Ф) V
ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ(Ф)})
(t: ВСЕ ВОЗМ ТЕМП) ф: ВСЕ ВОЗМ ДАВЛ)
ВОЛЬТ-ЭКВИВАЛЕНТ(Ф, 1, p) =
СТЕХ_КОЭФФИЦИЕНТ(Ф, e) * ЭЛЕКТРОДНЫЙ_ПОТЕНЦИАЛ(Ф, t, p) 2.3. Пример базы знаний "Реакции"
(39.)
(Ф ВСЕ РЕАКЦИИ) РЕАГЕНТЫ(Ф) п РЕЗУЛЬТАТЫ(Ф) = 0 & КАТАЛИЗАТОРЫ(Ф) п РЕЗУЛЬТАТЫ(Ф) = 0 & РЕАГЕНТЫ(Ф) п КАТАЛИЗАТОРЫ(Ф) = 0
(40.)
(Ф: ВСЕ РЕАКЦИИ) ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ(Ф) о e е РЕЗУЛЬТАТЫ (Ф)
(41.)
(Ф: ВСЕ РЕАКЦИИ) ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ(Ф) о e е РЕАГЕНТЫ (Ф)
(42.)
(Ф: ВСЕ РЕАКЦИИ) ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ(Ф) о
|({(Е: ВСЕ ЭЛЕМЕНТЫ) (г1: РЕАГЕНТЫ(Ф)) (г2: РЕЗУЛЬТАТЫ (Ф))
(i1: 1[1, 1ength(ФОРМУЛА(r1))]) (i2: 1[1, 1ength(ФОРМУЛА(r2))])
п(1, л(П, ФОРМУЛА(г1))) е ВСЕ ЭЛЕМЕНТЫ &
п(1, л(П, ФОРМУЛА(г1))) = п(1, л£2, ФОРМУЛА(г2))) &
п(2, л(П, ФОРМУЛА(г1))) * п(2, ФОРМУЛА(г2))) }) > 0 &
|(ПУТИ(Ф)) = 1 & ( & (ФФ: ПУТИ(Ф))
|({(П: ФФ) ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ(А)}) = 1 &
|({(Ф2: ФФ) ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ(А)}) = 1
(43.)
(Ф: ВСЕ РЕАКЦИИ)
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ_ОБМЕНА(Ф) о |({(г1: РЕАГЕНТЫ(Ф)) (г2: {(г2': РЕАГЕНТЫ(Ф)) г2' * г1}) (г3: РЕЗУЛЬТАТЫ(О) (г4: {(г4': РЕЗУЛЬТАТЫ(Ф)) г4' * г3}) (i1: 1[1, 1ength(ФОРМУЛА(r1))]) £2: 1[1, 1ength(ФОРМУЛА(r2))]) (i3: 1[1, 1ength(ФОРМУЛА(r3))]) (i4: 1[1, 1ength(ФОРМУЛА(r4))]) п(1, л(П, ФОРМУЛА(г1))) е ВСЕ ЭЛЕМЕНТЫ & п(1, ФОРМУЛА(г2))) е ВСЕ ЭЛЕМЕНТЫ & п(1, л(П, ФОРМУЛА(г1))) = п(1, ФОРМУЛА(г3))) & п(1, ФОРМУЛА(г2))) = п(1, л£4, ФОРМУЛА(г4))) & п(2, я(П, ФОРМУЛА(г1))) * п(2, ФОРМУЛА(г3))) & п(2, ФОРМУЛА(г2))) * п(2, ФОРМУЛА(г4)))}) > 0
(44.)
(Ф: ВСЕ РЕАКЦИИ)
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ_РАСПАДА) о РАЗЛОЖЕНИЯ(Ф) |({(г1: РЕАГЕНТЫ(Ф)) (П: 1[1, 1ength(ФОРМУЛА(r1))]) (i2: {(i2': 1[1, 1ength(ФОРМУЛА(r1))]) & i2' * П}) (г2: РЕЗУЛЬТАТЫ(Ф)) (г3: {(г3': РЕЗУЛЬТАТЫ(Ф)) г3' * г2})
(]2: 1[1, 1ength(ФОРМУЛА(r2))]) (]3: 1[1, 1ength(ФОРМУЛА(r3))]) п(1, п(И, ФОРМУЛА(г1))) е ВСЕ ЭЛЕМЕНТЫ & п(1, ФОРМУЛА(г1))) е ВСЕ ЭЛЕМЕНТЫ &
п(1, л(П, Ф0РМУЛА(г1))) = п(1, п(]1, Ф0РМУЛА(г2))) & п(1, Ф0РМУЛА(г1))) = п(1, п(]2, Ф0РМУЛА(г3))) & п(2, л(П, Ф0РМУЛА(г1))) * п(2, п(]1, Ф0РМУЛА(г2))) & п(2, Ф0РМУЛА(г1))) * п(2, л(]2, Ф0РМУЛА(г3)))}) > 0
(45.)
(Ф: ВСЕ РЕАКЦИИ) ДИСПРОПОРЦИОНИРОВАНИЯ) о |({(г1: РЕАГЕНТЫ(Ф)) (г2: РЕЗУЛЬТАТЫ(Ф))
(г3: {(г3': РЕЗУЛЬТАТЫ(Ф)) г3' * г2}) (i1: 1[1, leпgth(ФOРМУЛА(r1))])
(i2: 1[1, ^Ш(Ф0РМУЛА(г2))]) (i3: 1[1, leпgth(ФOРМУЛА(r3))])
п(1, л(П, Ф0РМУЛА(г1))) е ВСЕ ЭЛЕМЕНТЫ &
п(1, л(П, Ф0РМУЛА(г1))) = п(1, Ф0РМУЛА(г2))) &
п(1, л(]1, Ф0РМУЛА(г1))) = п(1, Ф0РМУЛА(г3))) &
п(2, п(]1, Ф0РМУЛА(г1))) > п(2, Ф0РМУЛА(г2))) &
п(2, п(]1, Ф0РМУЛА(г1))) < п(2, Ф0РМУЛА(г3))) }) > 0
(46.)
(Ф: ВСЕ РЕАКЦИИ) НЕЙТРАЛИЗАЦИИ^ о |(РЕАГЕНТЫ(Ф)) = 2 & |(РЕЗУЛЬТАТЫ(Ф)) = 2 & ( V (г: РЕАГЕНТЫ(Ф)) КИСЛОТА(г) V г = КИСЛОТА) & ( V (г: РЕАГЕНТЫ(Ф)) ОКСИД(г) V г = ОКСИД) & ( V (г: РЕЗУЛЬТАТЫ(Ф)) СОЛЬ(г) V г = СОЛЬ) & ( V (г: РЕЗУЛЬТАТЫ(Ф)) ФОРМУЛА(г) = ((Н, 1, 2), (0, -2, 1)))
(47.)
(Ф: ВСЕ РЕАКЦИИ) СОЕДИНЕНИЯ(Ф) о |(РЕАГЕНТЫ(Ф)) > 1 & |(РЕЗУЛЬТАТЫ(Ф)) = 1
(48.)
(Ф: ВСЕ РЕАКЦИИ) РАЗЛОЖЕНИЯ(Ф) о |(РЕАГЕНТЫ(Ф)) = 1 & |(РЕЗУЛЬТАТЫ(Ф)) > 1
(49.)
(Ф: ВСЕ РЕАКЦИИ) МЕЖДУ_КЛАССАМИ(Ф) о ( V (г: РЕАГЕНТЫ(Ф) и РЕЗУЛЬТАТЫ(Ф)) г е ВСЕ ВЕЩЕСТВА)
(50.)
(Ф: ВСЕ РЕАКЦИИ) МЕЖДУ_ВЕЩЕСТВАМИ(Ф) о ( & (г: РЕАГЕНТЫ(Ф) и РЕЗУЛЬТАТЫ (Ф)) г е ВСЕ ВЕЩЕСТВА)
(51.)
(Ф: ВСЕ РЕАКЦИИ) ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ^ о ИЗМЕНЕНИЕ_М0ЛЯРН0Й_ЭНТАЛЬПИИ(ф) < 0
(52.)
(Ф: ВСЕ РЕАКЦИИ) ЭНДОТЕРМИЧЕСКАЯ^ о ИЗМЕНЕНИЕ_М0ЛЯРН0Й_ЭНТАЛЬПИИ(ф) > 0
(53.)
(Ф: ВСЕ РЕАКЦИИ) СЛОЖНАЯ(Ф) о ПУТИ(Ф) * 0
(54.)
(Ф: ВСЕ РЕАКЦИИ) ЭЛЕМЕНТАРНАЯ^ о ПУТИ(Ф) = 0
(55.)
(Ф: ВСЕ РЕАКЦИИ) КАТАЛИТИЧЕСКАЯ^ о ( & (Ф: ПУТИ(Ф)) КАТАЛИЗАТОРЫ^, ФФ) * 0)
(i: ВСЕ ВЕЩЕСТВА) ЭЛЕКТРОЛИТ^) о УРАВНЕНИЕ_ЦИСС(i) * 0
(57.)
(У: {(Г: ВСЕ ВЕЩЕСТВА) КИСЛОТА(у)}) (Н, 1, 1) е ( и (г: РЕЗУЛЬТАТЫ(УРАВНЕНИЕ_ЦИСС(0) & |({(г': РЕЗУЛЬТАТЫ(УРАВНЕНИЕ_ЦИСС0))) КИСЛОТНЫЙ_ОСТАТОК(г')}) = 1
(58.)
(У: {(i': ВСЕ ВЕЩЕСТВА) СОЛЬ(у)}) ( V (г: РЕЗУЛЬТАТЫ(УРАВНЕНИЕ_ЦИСС0))) МЕТАЛЛ(г)) & |({(г': РЕЗУЛЬТАТЫ(УРАВНЕНИЕ_ЦИСОД)) КИСЛОТНЫЙ_ОСТАТОК(г')}) = 1
(59.)
(i: {(Г: ВСЕ ВЕЩЕСТВА) КИСЛОТНЫЙ_ОСТАТОК(Г) & число атомов(ФОРМУЛАА'), Н) > 1}) (Н, 1, 1) е ( и (г: РЕЗУЛЬТАТЫ(УРАВНЕНИЕ_ЦИСС0))) ФОРМУЛА(г)) & |({(г': РЕЗУЛЬТАТЫ(УРАВНЕНИЕ_ЦИСОД)) КИСЛОТНЫЙ_ОСТАТОК(г')}) = 1
2.4. Модель онтологии "Основы термодинамики"
2.4.1. Метасвойства
(60.)
{ жстенсивные_параметры, интенсивные_параметр , удельные_параметрк, молярные_параметрь, дольные_параметры} с МЕТАСВОЙСТВА
(61.)
{масса, количество, объем, изохорная_теплоемкость, изобарная_теплоемкость, теплоемкость, внутренняя_энергия, энтальпия, энтропия, энергия_Гиббса, энергия_Гельмгольца, большой_термодинамической_потенцие , работа, теплообмен} с экстенсивные_параметры
(62.)
{температура, давление, плотность, химический_потенциа1} с интенсивные_параметры
(63.)
удельные_параметры = ( и (у: экстенсивные_параметры) уд.||у)
(64.)
молярные_параметры = ( и (у: экстенсивные_параметры) мол.||у)
2.4.2. Константы ситуации
(65.)
тип_системы е СВОЙСТВА()
2.4.3. Собственные свойства процесса
экстенсивные_параметры и интенсивные_параметры и
удельные_параметры и молярные_параметры и {вариантность, компоненты_системы} с СВОЙСТВА(процесс)
2.4.4. Сущности ситуации
(67.)
все ингредиенты системы е СУЩНОСТИ СИТУАЦИИ
(68.)
0ДЗ(все ингредиенты системы) = ВСЕ ВЕЩЕСТВА
2.4.5. Собственные свойства сущностей ситуации
(69.)
экстенсивные_параметры и интенсивные_параметры и удельные_параметры и молярные_параметры и дольные_параметрь с СВОЙСТВА(все ингредиенты системы)
2.4.6. Области допустимых значений
(70.)
(у: экстенсивные_параметры и интенсивные_параметры и удельные_параметры и молярные_параметры) ОДЗ(у) = Щ-да, да]
(71.)
(у: дольные_параметры) ОДЗ(у) = Щ0, 1]
(72.)
0ДЗ(тип систем! ) = {изолированна , закрыта. , открытая}
(73.)
ОДЗ(вариантность) = {} интенсивные_параметры
(74.)
ОДЗ(компоненты_системы) = {} ВСЕ ВЕЩЕСТВА
2.4.7. Онтологические соглашения
(75.)
(т: 1[1, число моментов])
(у: экстенсивные_параметры \ {масса}) у(т) / (т) = уд.||у(т)
(76.)
(т: 1[1, число моментов])
(у: экстенсивные_параметры \ {количество})
у(т) / количество(т) = мол.||у(т)
(77.)
(т: 1[1, число моментов]) (i: все ингредиенты системы(т)) (у: экстенсивные_параметры) дол.||у(т, i) = у(т, i) / у(т)
(78.)
(т: 1[1, число моментов]) (у: экстенсивные_параметры) у(т) = ( Е (i: все ингредиенты системы(т)) у(т, i))
(79.)
(т: 1[1, число моментов]) плотность(т) = масса(т) / объем(т)
(т: 1[1, число моментов-1]) внутренняя_энергия(т+1) - внутренняя_энергия(т) = теплообмен(т+1) + работа(т+1)
(81.)
(т: 1[1, число моментов])
энтальпия(т) = внутренняя_энергия(т) + давление(т) * объем(т)
(82.)
(т: 1[1, число моментов])
энергия_Гельмгольц (т) = внутренняя_энерги (т) -температура(т) * энтропия(т)
(83.)
(т: 1[1, число моментов])
энергия_Г (т) = внутренняя_энергия(т) -
температура(т) * энтропия(т) + давление(т) * объем(т)
(84.)
(т: 1[1, число моментов]) (г все ингредиенты системы(т)) масса(т, 0 = МОЛЯРНАЯ_МАССАф) * количество(т, О
(85.)
(т: 1[1, число моментов])
компоненты_системы(т) с все ингредиенты системы(т)
2.5. Пример базы знаний "Основы термодинамики"
(86.)
(т: 1[1, число моментов-1]) ВСЕ ЭЛЕМЕНТЫ) (Е все ингредиенты системы(т)) число атомов(1 e)) = (Е 0: все ингредиенты системы(т+1)) число атомовП, e))
(87.)
тип_системы = изолированная ^ (т: 1[1, число моментов -1]) внутренняя_энергия(т) = внутренняя_энергия(т+1)
(88.)
тип_системы е {изолированная} ^
(т: 1[1, число моментов]) теплообмен(т) = 0
(89.)
тип_системы = открытая ^
(т: 1[1, число моментов]) давление(т) = норм давл
(90.)
работа(1)= 0
(91.)
(т: 1[1, число моментов-1])
работа(т+1) = (объем(т+1) - объем(т)) * норм давл
(92.)
(т: 1[1, число моментов-1])
все ингредиенты системы(т) = все ингредиенты системы(т+1)
3. Заключение
В работе продемонстрирован разработанный авторами модульный подход к созданию моделей онтологий предметной области "Физическая химия". Полная версия модели упомянутой онтологии представлена в работах [1-4]. В работе дан краткий анализ предметной области "Физическая химия", ее деление на разделы, описаны онтологии и модели двух разделов - "Реакции" и "Основы термодинамики".
4. Литература
1. Артемьева И. Л., Цветников В. А., Реутов В. А. Иерархическая модель онтологии физической химии. Часть I. Модель метаонтологии "Сущности" // Препринт. ИАПУ ДВО РАН. Владивосток. 2001. - 24с.
2. Артемьева И.Л., Цветников В.А., Реутов В.А. Иерархическая модель онтологии физической химии. Часть II. Модели систем понятий "Вещества" и "Реакции" // Препринт. ИАПУ ДВО РАН. Владивосток. 2001. - 28с.
3. Артемьева И. Л., Цветников В. А., Реутов В. А. Иерархическая модель онтологии физической химии. Часть III. Модели онтологий "Основы термодинамики" и "Термодинамика. Физические свойства" // Препринт. ИАПУ ДВО РАН. Владивосток. 2001. - 28с.
4. Артемьева И.Л., Цветников В.А., Реутов В.А. Иерархическая модель онтологии физической химии. Часть IV. Модели онтологий "Термодинамика. Химические свойства", "Термодинамика. Связь физических и химических свойств" и "Химическая кинетика" // Препринт. ИАПУ ДВО РАН. Владивосток. 2001. -24с.
5. Kleshev A.S. Artemjeva I.L. Mathematical models of domain ontologies. // Technical report 18-2000. Vladivostok. IACP of FEBRAS. - 43p.
6. Kleshev A.S. Artemjeva I.L. Unenriched logical relationship systems. // Technical report 1-2000. Vladivostok. IACP of FEBRAS. - 43p.
7. Kleshev A.S. Artemjeva I.L. A structure of domain ontologies and their mathematical models. - In The Proceeding of the Pacific Asian Conference on Intelligent Systems 2001, Korea Intelligent Information Systems Society. 2001. pp. 410-420.
8. Кнунянц И.Л. Химическая энциклопедия в пяти томах. - М: Большая Российская Энциклопедия. 1992. - 10000с.
