CC BY
5МОДЕЛИ СТРОЕНИЯ И ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЛИНИИ В СВЕРХКРИТИЧЕСКОЙ ОБЛАСТИ ВОДЫ - ЛИНИИ ВИДОМА И ФРЕНКЕЛЯ
Рыжов В.Н., Бражкин В.В., Тареева Е.Е., Циок Е.Н., Фомин Ю.Д.
Институт физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина РАН г. Москва, г. Троицк, Калужское шоссе, стр. 14 ryzhov@hppi.troitsk.ru
В последние годы все большее внимание уделяется исследованию свойств сверхкритических жидкостей. Этот интерес в основном связан с тем, что сверхкритические флюиды широко используются в промышленных процессах. Кривая фазового равновесия жидкость-газ в плоскости Р-Т заканчивается в критической точке. При давлениях и температурах выше критических (P>Pc и T>Tc) свойства вещества на изотермах и изобарах непрерывно изменяются, и обычно говорят, что вещество находится в сверхкритическом флюидном состоянии, когда нет разницы между жидкостью и газом. Корреляционная длина термодинамических флуктуаций расходится в критической точке. Также можно наблюдать критическое поведение функций термодинамического отклика, которые определяются как вторые производные соответствующих термодинамических потенциалов, таких как коэффициент сжимаемости вТ, коэффициент теплового расширения ар и теплоемкость Ср. Линии максимумов для различных функций отклика асимптотически приближаются друг к другу по мере приближения к критической точке. Эту асимптотическую линию иногда называют линией Видома [1-4].
В докладе обсуждается поведение линии Видома для различных систем - потенциала Леннард-Джон-са, углекислого газа, воды, а также точно решаемых моделей [2-4]. Показано, что максимумы корреляционной длины, Ср, а вТ и флуктуаций плотности для рассмотренных систем в сверхкритической области сливаются в единую линию Видома при приближении к критической точке. Интересно отметить, что наклон линии Видома для стандартного перехода газ-жидкость и перехода жидкость-жидкость в воде различны [2-4].
В некоторых работах предпринимались попытки использовать линию Видома для определения динамической линии, разделяющих различные типы поведения флюидов в закритической области, однако этот подход оказался безуспешным. Корректный вариант линии динамического кроссовера, разделяющей области жидкостно-подобного и газо-подобного поведения был предложен в наших работах [5-6].
Работа поддержана грантом РНФ № 19-12-00092, https://rscf.ru/project/19-12-00092/.
[1] L. Xu et al, Relation between the Widom line and the dynamic crossover in systems with a liquid-liquid phase transition, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102, 16558 (2005).
[2] V. V. Brazhkin et al, Widom Line for the Liquid-Gas Transition in Lennard-Jones System, J. Phys. Chem. B 115, 14112 (2011).
[3] V. V. Brazhkin et al, TrueWidom line for a square-well system, Phys. Rev. E 89, 042136 (2014).
[4] Yu. D. Fomin, V. N. Ryzhov, E. N. Tsiok and V. V. Brazhkin, Thermodynamic properties of supercritical carbon dioxide: Widom and Frenkel lines, Phys. Rev. E 91, 022111 (2015).
[5] В.В. Бражкин et al, Где находится область сверхкритического флюида на фазовой диаграмме? УФН 182, N11, 1137-1156 (2012).
[6] V V. Brazhkin, Yu. D. Fomin, A. G. Lyapin, V. N. Ryzhov, E.N. Tsiok, and Kostya Trachenko, "Liquid-Gas" Transition in the Supercritical Region: Fundamental Changes in the Particle Dynamics, Phys. Rev. Lett. 111, 145901 (2013).
