Экспериментальное и расчетно-теоретическое исследование изохорной теплоемкости смеси н-гексан+вода в окрестности нижней критической линии жидкость-газ тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

На правах рукописи

¿.Ми/—

БЕЗГОМОНОВА ЕЛЕНА ИГОРЕВНА

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ И РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗОХОРНОЙ ТЕПЛОЕМКОСТИ СМЕСИ н-ГЕКСАН + ВОДА В ОКРЕСТНОСТИ НИЖНЕЙ КРИТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ЖИДКОСТЬ-ГАЗ

Специальность - 01.04.14. Теплофизика и теоретическая теплотехника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г г игал 2015

005570916

КАЗАНЬ-2015

005570916

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте физики им. Х.И. Амирханова Дагестанского научного центра Российской академии наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Абдулагатов Ильмутдин Магомедович

Официальные оппоненты: Крюков Виктор Георгиевич, доктор технических

наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ», профессор кафедры

«Автомобильные двигатели и сервис»

Каюмов Рустам Амииович, кандидат технических наук, директор Нижнекамского филиала ООО "НПФ ЭИТЭК"

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего

профессионального образования «Поволжский государственный технологический университет» (г. Йошкар-Ола)

Защита состоится « 1 » октября 2015 г. в 16 час 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.082.02 при ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет» по адресу: 420066 г. Казань, ул. Красносельская, д. 51, зал заседаний Диссертационного совета (Д-225).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке, на сайте ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет» http://wvw.kgeu.ru/

Автореферат разослан и 1СЛЛ 2015 г. Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.082.02 доктор технических наук, профессор

_______ Э.Р.Зверева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы

Изохорная теплоемкость (Су) - одна из ключевых термодинамических характеристик вещества для научных исследований может быть использована для точного определения положения границы раздела фаз (жидкость-жидкость, жидкость-газ, жидкость-жидкосгь-газ) для сложных термодинамических смесей, таких как н-гексаи + вода, т.е. является очень чувствительным инструментом для исследования различных типов фазовых переходов. Так, например, вместо одного скачка изохорной теплоемкости, в бинарной системе н-гексан + вода появляются два скачка, обусловленные фазовыми переходами жидкость-жидкость и жидкость-газ.

Исследование калорических и термических свойств системы н-гексан + вода дает исчерпывающую информацию об особенностях физико-химической природы взаимодействия полярных (Н~0) и неполярных (С^Нц) молекул, которые отличаются размерами, структурой, формой и ориентацией. Термодинамическое поведение бинарных смесей в окрестности критической точки (КТ) одного из компонентов представляет большой практический и теоретический интерес. Например, в пределе бесконечного разбавления многие термодинамические свойства проявляют универсальное поведение (многие парциальные мольные свойства растворенного вещества (У™,Ср2) сильно расходятся в критической точке растворителя), т.к., в целом, термодинамическое поведение бесконечно разбавленных смесей вблизи КТ

чистого растворителя полностью определяется параметром Кричевского I — ] и

V ох )т<ус

критическими свойствами самого чистого растворителя (н-гексана). Используя принцип параметра Кричевского, можно рассчитать все основные термодинамические (у™,Н™,К1, Вп) и структурные (Л^с,С12, свойства бесконечно разбавленной смеси вблизи КТ чистого растворителя. Цель диссертационной работы

1. Получение новых высокоточных экспериментальных данных изохорной теплоемкости при постоянном объеме (Су^) бинарной системы н-гексан + вода в окрестности нижней критической линии жидкость-газ для концентраций: 0.119; 0.166; 0.199; 0.256 мол. долей Н20 в интервале температур 312 + 503 К и давлений до 6 МПа в одно-, двух- и трехфазных состояниях, включая линию насыщения.

2. Определение критических температур жидкость-газ Тс{х), критических плотностей

рс(х) (нижние критические линии) и значений параметров верхней конечной критической точки (Твккт, Рвасг,рвюсг) для бинарной смеси н-гексан + вода.

3. Расчет значения параметра Кричевского, используя данные на критической линии для смеси и данные давления пара чистого растворителя (н-гексана).

4. Расчет термодинамических (парциальных мольных величин 7",Н",К2,В1г) и структурных (размеры кластеров , полных Нп и прямых С„ корреляционных интегралов) свойств разбавленной смеси н-гексан + вода вблизи КТ чистого растворителя (н-гексана), используя метод параметра Кричевского.

5. Расчет значений характеристических параметров (Кл, характеристических температур (г,,г2) и разностей плотностей (Ар{,Ар2), определяющих границу области перенормировки критического поведения слабо (Сух) и сильно (С^,КХу) расходящихся термодинамических свойств на основе экспериментальных данных на критических линиях смеси н-гексан + вода. Анализ критического поведения сильно (Ср^,КТк) и слабо (Сга) расходящихся (сингулярных) свойств сточки зрения принципа изоморфизма критических явлений в бинарных смесях.

6. Определение асимптотических критических амплитуд теплоемкости (А*), изотермической сжимаемости (Г0*) и кривой сосуществования фаз (В0) для чистого н-гексана.

Научную повнзну и значимость диссертации определяют основные положения, которые автор выносит на защиту:

1. Впервые получены прецизионные экспериментальные Су* данные для системы н-гексан + вода для четырех концентраций: 0.119; 0.166; 0.199; 0.256 мол. долей Н20 по изохорам в интервале плотностей р = 121.07-^ 454.55 кг/м3 и температур Т= 312 •5- 503 К в одно-, двух- и трехфазных состояниях, включая линию насыщения и критическую область.

2. По экспериментальным данным изохорной теплоемкости, построены кривые фазового равновесия жидкость - жидкость - газ, жидкость - жидкость и жидкость -газ в зависимости от плотности и состава.

3. Исследовано асимптотическое поведение изохорной теплоемкости Су* вблизи верхней конечной КТ и определены значения температуры, плотности и давления в

верхней конечной критической точке (ВККТ) из экспериментальных значений г:а критической Л1ннш и трехфазных данных.

4. Рассчитаны парциальные мбльные термодинамические величины (Уг~',,К2, Вц\ и структурные характеристики (значения прямых и полных корреляционных интегралов, размеры кластеров) бесконечно разбавленных растворов смеси н-гексан + вода вблизи К'Г чистого н-гексана.

5. Определены значения характеристических параметров (К{,К2), температур (г,,г2) и плотностей (Ap¡, Др2), определяющих изоморфное поведение (перенормировку критического поведения) термодинамических функций раствора вдоль критической изохоры и шотермы.

Практическая ценность работы

• Полученные в диссертационной работе результаты экспериментальных исследований изохорной теплоемкости системы н-гексан + вода, позволяют решить многие научные проблемы физики фазовых переходов и критических явлений, в частности, обосновать и подтвердить основные положения принципа изоморфизма критических явлений в бинарных смесях, разработать надежные кроссоверные модели уравнений состояния, уточнить фазовые диаграммы системы н-гексан + вода, оценить влияние малых примесей на термодинамические свойства чистого растворителя.

• Термодинамические свойства углеводородов в воде представляют значительный интерес в нефтяной инженерии (повышение нефтеотдачи пластов, моделирование нефтяных резервуаров), а также могут использоваться для охраны окружающей среды (удаление углеводородов из сточных вод, морской воды и др.), в сверхкритических технологических процессах.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях,

симпозиумах, семинарах:

• Международной конференции по теплофизическим свойствам веществ (Россия, Казань, 2002); XV Международной конференции по химической термодинамике (Москва, 2005); XI Российской конференции по теплофизическим свойствам веществ (Санкт-Петербург, 2005); Международном симпозиуме по теплофизике (США, г. Боулдер, 2009); 17 Международной конференции по химической термодинамике (России, Казань, 2009); XIII Российской конференции по

теплофизическим свойствам веществ (Новосибирск, 2011); И Всероссийской школе-семинаре молодых ученых "Физика фазовых переходов" (Махачкала, 2012); X Международной научно-практической конференции "Настоящие исследования и развитие - 2014" (София, 2014); XIV Российской конференция (с международным участием) по теплофизическим свойствам веществ РКТС - 14 (Казань, 2014). Соответствие паспорту специальности

01.04.14. Теплофизика и теоретическая теплотехника в части области исследования: «Экспериментальные исследования термодинамических и переносных свойств чистых веществ и их смесей в широкой области параметров состояния; аналитические и численные исследования теплофизических свойств в различных агрегатных состояниях».

Личный вклад автора заключается в проведении экспериментальных исследований изохорной теплоемкости системы н-гексан + вода на высокотемпературном адиабатическом калориметре, теоретической обработке и интерпретации полученных результатов измерений, формулировке основных выводов и заключения, написание статей по результатам исследований. Публикации

По теме диссертации опубликованы 33 работы, из которых 8 статей в журналах перечня ВАК и 25 статей, докладов и тезисов докладов на международных и всероссийских конференциях. Структура н объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 155 наименований и приложения. Диссертация изложена на 146 страницах компьютерного набора, включая 30 рисунков и 8 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕРАБОТЫ Во введении обоснована актуальность исследуемой проблемы, сформулированы цели и задачи работы, изложена научная новизна и практическая значимость полученных результатов, роль изохорной теплоемкости в решении научных и практических задач. В первой главе приведен подробный обзор и критический анализ литературных данных о термодинамических свойствах системы н-гексан + вода, включая фазовую диаграмму и критические линии, взаимную термодинамическую согласованность различных источников данных разных авторов.

Во второй главе приводится описание экспериментальной установки и методики измерений изохорной теплоемкости (С„) и РУТ свойств системы н-гексан + вода. Подробно проанализированы систематические и случайные ошибки эксперимента, дана подробная оценка погрешности измерений С„. Полная погрешность измерения теплоемкости составляет от 1.0 до 1.5 % в жидкой фазе, от 3 до 4 % в паровой фазе и 2-3 % в околокритической области в зависимости от температуры и давления.

В этой главе также описывается метод квазистатических термо- и барограмм для определения критических свойств и параметров на линии насыщения бинарной системы н-гексан + вода. По мере приближения к точке фазового перехода, производится синхронная запись показаний термометра сопротивления (Г-г зависимость) и датчика адиабатического контроля термодинамического состояния образца. При прохождении температуры фазового перехода жидкость-пар, теплоемкость, как известно, меняется скачком, вследствие чего резко меняется наклон термограммы йТ/йт. Наличие изломов на термограмме (Су-Г или Т-т график) и барограмме (Р-Т или Р — т график) означает, что в системе изменилось число фаз, увеличилось или уменьшилось после точки фазового перехода. Каждый скачок Су соответствует одной точке () на кривых сосуществования жидкость-жидкость-газ и жидкость-газ.

В третьей главе представлены результаты экспериментального исследования изохорной теплоемкости и РУТ свойств системы к-гексан + вода в окрестности нижней критической линии жидкость-газ. Для точного определения критических параметров (Тс,рс) и параметров фазового перехода (Т%,р%) ж-ж-г и ж-г, а также свойств на линии фазового перехода , СЧ2,С'Ч„С'Ч1,С'Ч2, С'Ч}), измерения

проводились в непосредственной близости от КТ и точек фазового перехода для каждой измеренной изохоры.

Измерения изохорной теплоемкости смеси н-гексан + вода были проведены для четырех составов: 0.119, 0.166, 0.199 и 0.256 мольных долей воды в интервале температур от 312 до 503 К и давлений до 6 МПа. Для состава 0.119 м. д. Н20 измерения были проведены для 11 жидких и 2 паровых изохор в интервале плотностей 142.86 - 454.55 кг/м3; для состава * = 0.166 м. д. Н20 для 6 жидких и 3 паровых изохор в интервале 121.07 - 438.62 кг/м3; для состава х = 0.199 м. д. Н20 для 4 жидких и 3 паровых изохор в интервале 166.67 — 324.68 кг/м3; для составах = 0.256 м. д. Н20 доя 5

жидких и 4 паровых изохор в интервале плотностей 208.77 - 400.00 кг/м3. Эти области включали трех- (ж-ж-г), двух- (ж-г) и одно- (ж или г) фазные состояния. Для каждой измеренной изохоры были обнаружены два пика или скачка изохорной теплоемкости. Первый пик отмечался исчезновением границы раздела фаз жидкость-жидкость в трехфазной (ж1-ж2-г) смеси, т. е. ж1-ж2-г->ж-г переход, а второй пик означал исчезновение жидкой или паровой фазы в двухфазной (ж-г) смеси, т. е. ж-г-»ж переход для жидких изохор (при высоких средних плотностях заполнения калориметра) или ж-г->г переход для паровых изохор (при низких средних плотностях заполнения). Типичная температурная зависимость изохорной теплоемкости вдоль различных изохор (различные заполнения калориметра) представлена на рис. 1.

Когда состав смеси приближается к концентрации 0.256 м. д. воды, разница между первым (ж1-ж2-г->ж-г) пиком и ж-г критической точкой Тс{х) уменьшается и, наконец, обращается в нуль при достижении концентрации, соответствующей верхней конечной критической точки ВККТ (иСЕР). В наших экспериментах мы обнаружили, что трехфазная кривая жидкость-жидкость-газ пересекает критическую кривую жидкость-газ при температуре ВККТ (496.13 К) и плотности (263.92 кг/м3). Это является новым способом определения параметров ВККТ (Твккт,рвккг) на основе калориметрических измерений.

I. к т. к

Рис.1. Зависимость изохорной теплоемкости от температуры (концентрация 0.256 м. д. НгО) вдоль близкритических изохор.

В наших экспериментах впервые обнаружена критическая аномалия поведения Ста смеси н-гексан + вода скейлингового типа в асимптотической близости к ВККТ, подобная поведению чистои жидкости, когда Суз сс , где г = (т Из этого следует, что все изохорные теплоемкости С[,,) в одно-, двух- и

трехфазных состояниях обращаются в бесконечность при приближении к ВККТ. В четвертой главе на основе измеренных значений критических параметров смеси (нижней критической линии), определено значение параметра Кричевского для системы н-гексан + вода вблизи КТ н-гексана. Кричевский получил соотношения между начальными наклонами критических линий и производной (дР/

(1)

агЛуь Ч^Ли. и^ЛхсЧ )сш. где "схе" и "см." - индексы, которые относятся к кривой давления насыщенного тара и критической линии, соответственно. Поскольку производные (АРс!6.Тс)а1^ и {ЛТС /<1х)СК1<0 для смеси н-гексан + вода отрицательны, и значение кривой давления пара (с1Р5 / &Т)С,..ЛС >0 для н-гексана в критической точке положительно, значение параметра Кричевского смеси н-гексан + вода (н-гексан является растворителем) положительно. Значение параметра Кричевского по нашим Тс (х) данным составило

(дР/дх)*л= (11.715 ± 0.1) МПа, которое также очень близко к значению (11.463 ± 0.1)

МПа, рассчитанному из данных БЬейег. Полученное значение параметра Кричевского

было использовано для расчета наиболее важных термодинамических

5)2) и структурных ( , Сп, Нп) свойств бинарной смеси н-гексан + вода вблизи КТ,

которые имеют большое теоретическое значение для изучения природы

межмолекулярных взаимодействий между молекулами растворителя и растворяемого

вещества

Для бесконечно разбавленных смесей (х—>0), парциальный молярный объем растворенного вещества V" рассчитывался по формуле:

где Кт > 0 изотермическая сжимаемость чистого растворителя, р0 - плотность чистого

растворителя (н-гексан). В КТ чистого н-гексана (х->0), функция Кричевского | — |

ЧЙхУту

в ур. (2) переходит в параметр Кричевского и изотермическая сжимаемость сильно расходится в КТ растворителя (н-гексана) по закону Ктк(Т-Тсу ->-ко (где ^=1.24), следовательно, парциальный молярный объем V" также будет стремиться к бесконечности V" —>- -ко. Парциальные молярные объемы V™ при бесконечном разбавлении вблизи КТ чистого н-гексана в зависимости от плотности вдоль близ и сверхкритических изотерм, рассчитанные по ур. (2), представлены на рис.2 (слева). Энтальпия бесконечно разбавленной смеси рассчитывалась по формуле:

I/«

1Ы4У-

«01 К,"

(3)

урт \.аг)ы

Парциальная молярная энтальпия проявляет такую же аномалию, как

дш

парциальный молярный объем, а отношение полностью определяется свойствами

самого чистого растворителя, т.е. значением наклона кривой давления насыщенных паров чистого н-гексана в критической точке [ — 1 .

130 МО г»

р.к^/т5

Рис. 2. Парциальные молярные объемы

Р^/т'

(слева) воды и избыточное число молекул

растворителя (н-гексана) вокруг бесконечно разбавленного раствора (воды,

справа) в бесконечно разбавленной смеси н-гексан + вода в зависимости от плотности чистого н-гексана вдоль критической (1- 507.82 К) и сверхкригических изотерм (2510.0 К; 3- 512.0 К; 4- 515.0 К).

Параметр Кричевского также может быть использован для расчета коэффициента распределения пар-жидкость Кп, который определялся как: К0= Пт {У2/Х2)т, где У2 и Х2 мольная доля растворенного вещества (воды) в

паровой и жидкой фазах растворителя (н-гексака), соответственно:

Г1п*0=2®" ^г(Р-РС) (4)

\dxJw КРс

Избыточное число молекул растворителя (н-гексана) (структурный параметр или размер кластера) вокруг молекул растворяемого вещества (воды) в бесконечно разбавленном растворе, относительно числа молекул вокруг любой другой молекулы растворителя в объеме определяли как:

--<£!, (5) Как видно из этой формулы, избыточное количество молекул растворителя (н-гексана, размеры кластеров) вокруг молекулы водьг в пределе бесконечного разбавления, расходится отрицательно (параметр Кричевского положительный) (см. рис. 2 справа). С микроскопической точки зрения это означает, что сольватационная оболочка вокруг молекул н-гексана истощается, другими словами, концентрация молекул н-гексана вокруг молекулы воды уменьшается.

Значения прямого ОСР1 (С,2) и полного ТСР1 (Нп) корреляционных интегралов для бесконечно разбавленной смеси н-гексан + вода, используя параметр Кричевского, рассчитывали из соотношения:

-С„=-£--V и Г?=У + {Н„-Н„) (6)

12 КтКГр

Прямой корреляционный интеграл очень слабо зависит от температуры

г (сР/дх)":,, 1

(рис. 3, слева) и конечен в критической точке: -Сс =-----, в то время

ЯТр2с рс

как полный корреляционный • интеграл (рис. 3, справа) обращается в бесконечность вКТ.

-600

-1000

О-1500

-2000

-2500,

130 180 230 280 330 380

р, kg /т3

30 180 230 280 330 380 р, kg /т3

Рис. 3. Зависимость прямого С|2 (слева) и полного Нп (справа) корреляционных интегралов от плотности чистого н-гексана в близ и сверхкритических областях. Пятая глава посвящена анализу критического поведения изохорной теплоемкости, изотермической сжимаемости и изобарной теплоемкости с точки зрения теории изоморфизма критических явлений в бинарных смесях. Согласно принципу изоморфизма (Анисимов, 1971; Fisher, 1968), близкритическое термодинамическое поведение бинарных жидкостей (Cvx и других термодинамических свойств) контролируется двумя характеристическими параметрами К, и К2:

-¡"г

д

(dPs Г «L Г W 1

pcRTc dx vdr схс dx » ri - х(1-х)

К, =

x(l-x)dTc Тс(х) dx

, =

(7)

(8)

где т = -

Т-Тг

Ар = ———, которые определяются через начальные наклоны ( с1Тс / <&), 1 Рс

(ЛРс1с1х) критических кривых (Гс-х) и (Рс-х) при х->0. Параметр А', отвечает за поведение сильно расходящихся термодинамических свойств, таких как изотермическая сжимаемость Ктх и изобарная теплоемкость СРХ, в то время, как Кг отвечает за поведение слабо расходящегося свойства (Си определяет фаницу области температур и плотностей, где наблюдается перенормировка Фишера критического показателя теплоемкости и изотермической сжимаемости.

Значения критических амплитуд ( Л0*, Ва, Г0') чистого н-гексана, необходимые для анализа критического поведения С\.х и других термодинамических свойств бинарной смеси н-гексан + вода вблизи критической линии, определялись из прямых измерений изохорной теплоемкости и данных плотности на линии насыщения, а также РУТ экспериментальных данных (Курумов и Григорьев, 1982). Полученные значения критических амплитуд (л;= 33.885, В0= 1.710 и г; =0.0492) хорошо согласуются с опубликованными (Perkins R., 2013).

Для смеси н-гексан + вода, значения г2и Др2 очень малы (почти нольг2 »10"'\ Ар2 и 10"' при любых концентрациях от 0 ПОхвюа. = 0.256 м. д. воды) (рис. 4), в то время как характеристическая разность температур г, отлична от нуля во всем диапазоне концентраций от 0 до xSXKr. Поэтому перенормировка Фишера (смесеподобное поведение) критического показателя для слабо сингулярных свойств, таких как Cvx вдоль критической изохоры, не может экспериментально наблюдаться для смеси н-гексан + вода ни при каких концентрациях и температурах, т.е. Cvx смеси ведет себя подобно изохорной теплоемкости чистого вещества Cvi г~", в то время как все свойства (изотермическая сжимаемость, изобарная теплоемкость), которые проявляют сильную сингулярность в однокомпонентных жидкостях, имеют смесеподобное поведение при температурах т> г,, где г, ^ 0.

Рис. 4. Характеристическая приведенная температура г2 и плотность в зависимости от концентрации, рассчитанные из данных на критических линиях по ур. (8) для смеси н-гексан + вода.

Зависимость С„х-1пг, построенная по нашим данным изохорной теплоемкости для смеси н-гексан + вода и чистого н-гексана вдоль критических плотностей показывает, что изохорная теплоемкость смеси н-гексан + вода ведет себя как Ста чистой жидкости (с„ ос 3X0 предсказывает теория изоморфизма на основе

данных о критических линиях, т.к. для всей области концентраций от 0 до хвюсг г2 почти равен нулю (см. рис. 4). Основные результаты и выводы

1. С помощью высокотемпературного адиабатического калориметра высокого давления и метода квазистатических термо- и барограмм были измерены изохорные теплоемкости (Ста) в одно- (ж и г), двух- (ж-г) и трехфазных (ж1-ж2-г) состояниях смеси н-гексан + вода в окрестности нижней критической линии жидкость-газ, параметры (Г3, о3) на трех- (ж-ж-г), двухфазных (ж-г) кривых сосуществования фаз и значения критических параметров Тс (л) и рс{х) на нижней критической линии. Нижние критические линии Тс{х) ирс(х) для системы н-гексан + вода почти линейны.

2. Зависимость изохорной теплоемкости от температуры на всех измеренных изохорах проявляет две особенности, а именно: первый температурный пик, когда одна из жидкой фазы исчезает (происходит фазовый переход от трех-(ж-ж-г) к двух- (ж-г) фазным состояниям) и второй температурный пик, когда исчезают паровая или жидкая фаза (происходит фазовый переход от двух- (ж-г) к одно- (ж) или газ (г) фазным состояниям), в зависимости от фактора заполнения калориметра.

3. Впервые экспериментально исследовано поведение Стадля трехфазной (ж-ж-г) смеси н-гексан + вода вблизи ВККТ. Обнаружены критические аномалии в поведении Ста смеси н-гексан + вода в асимптотической окрестности ВККТ, подобные для КТ чистых жидкостей, Сч, <х т^, где тшхг = (г - ТВ!0СГ)/ ТЕШ . Определены параметры ВККТ для смеси н-гексан + вода: Твккг=496.13 ± 0.2 К, давление Рвюа=5.220 ±0.10 МПа и плотностьрБККГ= 263.92 ± 2 кг-м'3.

4. Значение параметра Кричевского (11.715 ±0.5 МПа) для данной смеси было рассчитано, используя свойства нижней критической линии и данные давления насыщенных паров для чистого растворителя (н-гексана) в его критической точке.

5. Используя принцип параметра Кричевского, рассчитаны термодинамические

Ви) и структурные Сп, Hп) свойства бесконечно разбавленной смеси н-гексан + вода вблизи КТ чистого растворителя (н-гексана). Парциальный молярный объем V" воды в критическом н-гексане положительно расходится, в то время, как размер кластеров расходится отрицательно. Определены значения критических амплитуд А* =33.885, В0 = 1.710 и rj = 0.042 изохорной теплоемкости, кривой сосуществования и изотермической сжимаемости чистого н-гексана, соответственно.

6. На основе данных на критических линиях и значений критических амплитуд асимптотических скейлинговых законов чистого н-гексана, определены значения характеристических параметров (А", и К2), характеристических температур (г,,г2) и плотностей (Др,, Др2) для смеси н-гексан + вода. Слабо сингулярные свойства Cvx для смеси н-гексан + вода вдоль критической изохоры ведут себя подобно чистой жидкости (Ста сст'а) при любых температурах и концентрациях от 0 до ^=0.256, в то время как сильно расходящиеся в критической точке свойства, такие, как СРХ и К-^, ведут себя подобно смеси (наблюдается перенормировка Фишера) при температуре г > г, вдоль критической изохоры для всех измеренных составов от 0 до хвюгт. Для бинарной смеси н-гексан + вода с концентрацией 0.01 м.д. Н20 значение характеристической температуры г, равно 0.001 (или 7>508.33 К). Для этой же концентраций, с точки зрения плотности, вдоль критической изотермы, все сильно сингулярные свойства (СРХ и А'тх ) ведут себя подобно смеси при плотностях |4oj «0.225 (или 285.65 кг-м"3).

В заключении хотелось бы выразить глубокую благодарность доктору технических наук, заведующему лабораторией термодинамики жидкостей и критических явлений ¡Степанову Геннадию Викторовичу за предложенную тему исследования, постоянное внимание и обсуждение полученных результатов.

Автор также глубоко признателен научному руководителю диссертационной работы доктору технических наук, профессору Абдулагатову Ильмутдину Магомедовичу за благожелательный интерес к моей работе, ценные советы и большую помощь, оказанную при выполнении настоящей работы.

\

\

1

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Безгомонова, Е.И. Изохорная теплоемкость смеси н-гексан + вода / Е.И. Безгомонова, С.М. Салдов, [Г.В.Степанов \// ЖФХ. - 2015.-Т.89.-№1.-С. 9-13.

2. Безгомонова, Е.И. Критические явления жидкость-газ н-гексана в присутствии жидкой фазы воды / Е.И. Безгомонова, А.Р. Расулов, Г.В. Степанов // Сверхкритические флюиды: Теория и практика. - 2014. - Т. 9.- № 3. - С. 13-20.

3. Bezgomonova, E.I. Experimental Study of the One-, Two-, and Three-phase Isochoric Heat Capacities of n-Hexane + Water Mixtures near the Lower Critical Line. Part I. Experimental Results / E.I. Bezgomonova, I.M. Abdulagatov, G.V. Stepanov // Journal of Molecular Liquids. - 2012. - V. 175. - P. 121-134.

4. Bezgomonova, E.I. Experimental Study of the One-, Two-, and Three-Phase Isochoric Heat Capacities of n-Hexane + Water Mixtures near the Lower Critical Line. Part II. Krichevskii Parameter and Thermodynamic and Structural Properties / E.I. Bezgomonova, I.M. Abdulagatov, G.V. Stepanov // Journal of Molecular Liquids. - 2012. - V. 175. - P. 12-23.

5. Безгомонова, Е.И. Влияние малых примесей воды на изохорную теплоемкость и фазовую диаграмму н-гексана / Е.И. Безгомонова, С.М. Оракова, Г.В. Степанов // Бутлеровские сообщения. - 2011. -№8. - Т. 25. - С. 62-66.

6. Безгомонова, Е.И. Определение линии азеотропа из калорических данных / Е.И. Безгомонова, С.М. Оракова, Г.В. Степанов, К.А. Шахбанов // ЖФХ. - 2007. - №12. -С. 2150-2153.

7. Безгомонова, Е.И. Изохорная теплоемкость системы н-гексан-вода состава 0,615 мольных долей воды / Г.В. Степанов, С.М. Оракова, Е.И. Безгомонова, А.Р. Расулов // Вестник Дагестанского научного центра. - 2007. - №28. - С. 12-18.

8. Milikhina, E.I. (Bezgomonova, E.I.) Liquid-Liquid-Vapor, Liquid-Liquid and Liquid-Vapor Phase Transitions in Aqueous n-Hexane Mixtures from Isochoric Heat Capacity Measurements / I.K. Kamilov, G.V. Stepanov, I.M. Abdulagatov, A.R. Rasulov, E.I. Milikhina (E.I. Bezgomonova) // J. Chem. Eng. Data. - 2001. - V. 46. - №6. - P. 15561567.

Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Усл. печл. 1. Печать ризографическая. Тираж 150 экз. Отпечатано с готового оригинал- макета в типографии ООО «Альфа-К» 420029, г. Казань, ул. Сибирский тр. 34, корп.10, тел. 510 96 35