Использование представлений о мгновенно-нормальных модах для расчета теплоемкостей жидких металлов при высоких температурах

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

В работе на основе представления о мгновенно-нормальных колебательных модах предложена простая полуэмпирическая формула для расчета теплоемкости жидкостей. Проведено сравнение результатов расчета и экспериментальных данных по теплоемкости натрия, свинца и висмута. Показано, что формулы позволяют проводить оценку свойств в области высоких температур с удовлетворительной точностью.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Э. В. Усов

ФГБУН Институт проблем безопасного развития атомной энергетики РАН

Author for correspondence.
Email: usovev@gmail.com
Russian Federation, Новосибирск

References

  1. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкости. Л.: Наука, 1975. 592 с.
  2. Bolmatov D., Brazhkin V.V., Trachenko K. The Phonon Theory of Liquid Thermodynamics // Sci. Rep. 2012. V. 2. P. 421.
  3. Brazhkin V.V., Trachenko K. Collective Excitations and Thermodynamics of Disordered State: New Insights into an Old Problem // J. Phys. Chem. B. 2014. V.118. P. 11417.
  4. Trachenko K., Brazhkin V.V. Heat Capacity at the Glass Transition // Phys. Rev. B. 2011. V. 83. P. 014201.
  5. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Статистическая физика. Т. V. Ч. I. М.: Наука, 1976. 584 с.
  6. Balyakin I.A., Yuryev A.A., Filippov V.V., Gelchinski B.R. Viscosity of Liquid Gallium: Neural Network Potential Molecular Dynamics and Experimental Study // Comput. Mater. Sci. 2022. V. 215. P. 111802.
  7. Baggioli М., Zaccone A. Explaining the Specific Heat of Liquids Based on Instantaneous Normal Modes // Phys. Rev. E. 2021. V. 104. P. 014103.
  8. Zaccone A., Baggioli M. Universal Law for the Vibrational Density of States of Liquids // PNAS. 2021. V. 118. № 5. P. e2022303118.
  9. Xu B., Stratf R. Liquid Theory for Band Structure in a Liquid. II. p Orbitals and Phonons // J. Chem. Phys. 1990. V. 92. № 3. P. 1923.
  10. Majumdar A. Microscale Energy Transport in Solids // Microscale Energy Transport. 1997. P. 23.
  11. Balucani U., Zoppi M. Dynamics of the Liquid State. Oxford: Claredon Press, 1994. 336 p.
  12. Keyes T. Instantaneous Normal Mode Approach to Liquid State Dynamics // J. Phys. Chem. A. 1997. V. 101. P. 2921.
  13. Vijayadamodar G.V., Nitzan A. On the Application of Instantaneous Normal Mode Analysis to Long Time Dynamics of Liquids // J. Chem. Phys. 1995. V. 103. P. 2169.
  14. Савченко И.В., Лежнин С.И., Мосунова Н.А. Рекомендации по значениям и расчетным соотношениям для теплофизических и кинетических свойств жидкого свинца // Теплоэнергетика. 2015. № 6. С. 51.
  15. Чусов И.А., Новиков Г.Е., Обысов Н.А., Проняев В.Г. Расчетные соотношения для определения термодинамических свойств свинцового теплоносителя // ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов. 2019. № 2. С. 82.
  16. Станкус C.В., Хайрулин А.Р., Яцук О.С. Энтальпия и теплоемкость свинца в конденсированном состоянии // Атомная энергия. 2023. Т. 134. № 3–4. С. 124.
  17. Станкус С.В., Савченко И.В., Яцук О.С. Калорические свойства жидкого висмута // ТВТ. 2018. Т. 56. № 1. С. 30.
  18. Савченко И.В., Прибатурин Н.А., Стрижов В.Ф., Мосунова Н.А., Лежнин С.И. Таблицы рекомендуемых справочных данных в области использования атомной энергии “Теплопроводность, температуропроводность, энтальпия, теплоемкость жидкого свинца в температурном интервале 630… 1300 К” и стандартных справочных данных в области использования атомной энергии “Плотность свинца в температурном интервале 273.15–1500 К”. РСДАЭ 1-2021. М. 2021. (инв. № 5469-Н.4о.241.19.21.1068-3/СД по учету ИБРАЭ РАН).
  19. Handbook on Lead–Bismuth Eutectic Alloy and Lead Properties, Materials Compatibility, Thermal-Hydraulics, and Technologies. OECD-NEA, 2015.
  20. Fink J.K., Leibowitz L. Thermodynamic and Transport Properties of Sodium Liquid and Vapor. Report ANL/RE-95/2. Reactor Engineering Division. Argonne National Laboratory, 1995.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Comparison of experimental data on the heat capacity of lead with the results obtained using the proposed formula: 1 – calculation, 2 – experiment [14, 16], 3 – results of calculation using Frenkel’s hole theory [1].

Download (56KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Comparison of experimental data on the heat capacity of bismuth with the results obtained using the proposed formula: 1 – calculation, 2 – experiment [20].

Download (58KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Comparison of experimental data on the heat capacity of sodium with the results obtained using the proposed formula: 1 – calculation, 2 – experiment [20].

Download (56KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences