金属铍热力学性质的理论研究

使用第一性原理方法结合平均场模型研究了压力从0到150GPa、温度从0到1500K，金属铍六角密排结构(hcp)的热力学性质，包括铍的常态性质，等温高压物态方程，以及常压下平衡体积、体弹模量随温度的变化，Hugoniot曲线等.0K物态方程由广义梯度近似下的密度泛函理论计算，粒子热运动的贡献由平均场模型计算.由于铍的Debye温度比较高，计算自由能时考虑了零点振动能修正.计算结果与已有的静力学和冲击波实验数据符合得非常好. 关键词： 热力学性质 物态方程 第一原理计算     

适用于整个区域的HFC-227ea状态方程

基于现有的pvT和导出性质实验数据,拟合了一个HFC-227ea的35项专用状态方程。本方程适用于HFC-227ea压力从零至65MPa,密度从零至1730 kg.m_-3,温度从204至423 K整个流体区域的热力学性质计算。通过与实验结果比较,检验了对HFC-227ea各种热力学性质的计算精度,包括pvT性质、比定压热容、声速、焦汤系数、饱和蒸气压等,结果表明本方程具有很高的精度。     

RuH2和RuN2分子热力学稳定性的理论研究

用密度泛函B3LYP方法计算了RuH2和RuN2分子的结构和不同温度下的热力学函数及生成反应的标准焓变△H°、标准熵变△S°和标准自由能变△G°.结果表明,温度低于698.15 K时固态RuH2具有热力学稳定性,温度低于398.15 K时固态RuN2具有热力学稳定性.     

LiH的热力学性质及分子内部运动对体系热力学性质的影响

利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了LiH在零温零压下的晶格常数、体弹模量,计算结果与实验值和其他理论计算值符合得较好.通过准谐德拜模型计算了LiH在压强为0-80GPa、温度为0-2000K范围内,体积膨胀率、热涨系数、德拜温度及定容热容随压强和温度的变化关系.最后,以代数方法（AM）和势能变分法(PVM)为基础,运用统计热力学理论计算了LiH分子内部运动对体系热力学性质的影响.     

氩-碳-硅等离子体热力学性质和输运系数计算

计算了广温度范围(300—30000 K)和广压力范围(0.1—10 atm, 1 atm=101.325 k Pa)下,不同混合物比例、碳和硅蒸气浓度的局域热力学平衡(LTE)和化学平衡(LCE)的氩-碳-硅等离子体组分、热力学性质和输运系数.等离子体气相平衡组分使用质量作用定律计算,同时凝聚相组分采用相平衡的方法计算.输运系数的计算包括黏度、电导率和热导率,使用拓展到高阶近似的Chapman-Enskog方法.采用文献中较新的数据得到了较为准确的碰撞积分,导出了Ar-C-Si等离子体的输运系数.结果表明,在相变温度以下,凝聚态物种的引入导致Ar-C-Si等离子体的热力学性质、输运系数与纯Ar等离子体接近,在相变温度点则会产生不连续点.压力、碳/硅蒸气浓度和比例对等离子体热力学性质和输运系数具有较大影响.最终计算值与文献数据对比符合良好,有望为氩-碳-硅等离子体传热流动数值模拟提供基础数据.     

超临界CO2热力学性质的理论计算

应用BWR方程在温度为310～600 K、压强为75～300 bar范围内拟合的超临界CO2流体状态方程,计算了超临界状态下CO2体系的熵、热容和焓.研究表明,这些热力学函数具有明显的超临界特性;与文献值相比,超临界状态下CO2熵的相对误差小于0 .4%,而定压热容的相对误差稍大,为2.45%(T:330～360 K),其数据为进一步从理论上研究超临界CO2与金属铀表面反应的热力学行为奠定了基础.     

利用乙醇音速计算其它热力学性质

光散射法音速测量的适用温度范围较广,且有时高温比定压热容相对于密度而言更容易获得实验数据.基于此,提出了一个由较高温度比定压热容推算得到较高温度密度的迭代算法.以乙醇为例,利用高温热力学性质推算模型得到298.15～418.15 K、1.0 MPa下乙醇的密度,与Schroeder状态方程的计算结果进行对比,二者的平均绝对相对偏差为0.0119％,最大偏差为0.0298％.此外,沿1.0 MPa等压线测量了298.45～423.02 K温度范围内乙醇的液相音速,测量的拓展相对不确定度为0.9％(置信因子取2).与Schroeder状态方程相比,298.15～418.15K、1.0～9.0 MPa下乙醇密度和比定压热容计算值的平均相对偏差分别为0.0072％和0.0067％,最大偏差分别为0.0298％和0.0290％.可以看出,高温热力学性质推算模型的密度计算精度与实验测量精度相当.     

高压下TiN的结构转变、弹性和热力学性质的第一性原理计算

 利用基于密度泛函的第一性原理,计算了高压下TiN的结构转变、弹性和热力学性质。计算结果表明：在压力作用下,TiN经历了从NaCl型结构到CsCl型结构的转变,转变压力为348 GPa;TiN的弹性系数随着压力的增加呈线性增加规律。此外,还给出了德拜温度和热容量这两个重要热力学量与温度和（或）压力的依赖关系。     

Y1Ba2Cu3O7—δ超导体中热力学涨落效应和相干长度

测量了 Y_1Ba_2Cu_3O_(7-δ)氧化物超导材料的电阻随温度变化曲线,观察到 T≥T_c 时电阻比线性外推下来的 R_n(T)小.我们把它解释为热力学涨落效应.从实验结果计算出了涨落电导率随温度的变化,并作了理论计算,两者作了比较.在一些情况下求出了相干长度.     

双温度氩-氮等离子体热力学和输运性质计算

获得覆盖较宽温度和压力范围内的等离子体热力学和输运性质是开展等离子体传热和流动过程数值模拟的必要条件.本文通过联立Saha方程、道尔顿分压定律以及电荷准中性条件求解等离子体组分;采用理想气体动力学理论计算等离子体热力学性质;基于Chapman-Enskog方法求解等离子体输运性质.利用上述方法计算了压力为0.1, 1.0和10.0 atm (1 atm=101325 Pa),电子温度在300—30000 K范围内,非局域热力学平衡(电子温度不等于重粒子温度)条件下氩-氮等离子体的热力学和输运性质.结果表明压力和非平衡度会影响等离子体中各化学反应过程,从而对氩-氮等离子体的热力学及输运性质有较大的影响.在局域热力学平衡条件下,计算获得的氩-氮等离子体输运性质和文献报道的数据符合良好.     

变比热气体和变比热有离解气体热力学过程的计算

变比热气体和变比热有离解气体热力学过程的计算张世铮，纪军（中国科学院工程热物理研究所北京１０００８０）关键词离解气体；变成分气体；热力学过程１前言在热机和热设备的循环分析、设计计算和实验研究中要求按照工质的真实热力学性质作准确的气动热力学计算。在喷气...     

Phase separation in Na–K liquid alloy

The quasi-chemical expression for weakly interacting binary alloy has been applied to obtain energy parameters and their temperature derivatives for Na–K liquid alloy at 384?K. These energy parameters have then been used to calculate thermodynamic functions, such as free energy of mixing, heat of mixing, entropy of mixing and microscopic functions, such as concentration fluctuation in long wavelength limit, Warren–Cowley short-range order parameter, ratio of mutual and self-diffusion coefficients. The analysis reveals that the energy parameters are temperature dependent and the Na–K liquid alloy at 384?K is a weakly interacting homocoordination system. The observed thermodynamic properties of Na–K alloy in molten state have successfully been explained by assuming Na₂K complex on the basis of the quasi-chemical formalism for a weakly interacting system.     

1,1,1,2,3,3,3- 七氟丙烷的气相声速

析了气相声速与理想气体比定压热容的热力学关系,用超声变程干涉仪测定了1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷(HFC-227ea)的72组气相声速值,温度范围273-333 K,压力范围26-315 kPa,测量不确定度小于0.05%。根据这些实验数据,确定了HFC-227ea的理想气体比定压热容和声速第二维里系数,并分别拟合得到了与温度的函数,理想气体比定压热容的不确定度小于0.5%。使用方阱势能模型导出了HFC-227ea的第二维里系数,并与文献值进行了比较。     

Thermodynamic Properties of the First-Generation Hybrid Dendrimer with “Carbosilane Core/Phenylene Shell” Structure

The molar heat capacity of the first-generation hybrid dendrimer with a “carbosilane core/phenylene shell” structure was measured for the first time in the temperature range T = 6–600 K using a precise adiabatic vacuum calorimeter and DSC. In the above temperature interval, the glass transition of the studied compound was observed, and its thermodynamic characteristics were determined. The standard thermodynamic functions (the enthalpy, the entropy, and the Gibbs energy) of the hybrid dendrimer were calculated over the range from T = 0 to 600 K using the experimentally determined heat capacity. The standard entropy of formation of the investigated dendrimer was evaluated at T = 298.15 K. The obtained thermodynamic properties of the studied hybrid dendrimer were compared and discussed with the literature data for some of the first-generation organosilicon and pyridylphenylene dendrimers.     

Molecular constants of XeO3F2

The force constants of XeO₃F₂ have been evaluated using the general valence force field. The mean square amplitudes of vibration, the generalised mean square amplitudes and shrinkage constants, Coriolis coupling coefficients and centrifugal distortion constants have also been calculated for the first time using the vibrational frequencies and the structural parameters. The thermodynamic properties have been computed for the ideal gaseous state at 1 atmospheric pressure for 11 temperatures from 100° to 1000°K using a rigid rotor harmonic oscillator approximation.     

高压下ErNi2B2C弹性性质、电子结构和热力学性质的第一性原理研究

采用密度泛函理论中的赝势平面波方法研究了高压下超导材料 ErNi₂B₂C 的弹性性质、电子结构和热力学性质.分析表明, 弹性常数、体弹模量、剪切模量、杨氏模量和弹性各向异性因子的外压力效应明显. 电子态密度(DOS)的计算结果显示, 在费米能级(E_F)处的 DOS 峰随外界压强的增大显著降低, 由于 ErNi₂B₂C 相对较高的超导温度(T_c)起因于E_F处的 DOS 峰, 因此推测压强增大可能会降低 ErNi₂B₂C 的 T_c.类似的现象在超导材料 MgB₂和 SrAlSi 中已被发现.此外, 基于准谐德拜模型, 对 ErNi₂B₂C 在高温高压下的热力学性质的研究表明, 在一定范围内, 温度和压强将对其热膨胀系数和热容产生明显的影响. 关键词： 高压 弹性性质 电子结构 热力学性质     

HFC-227ea的维里系数研究

ＨＦＣ－２２７ｅａ是一种有希望的新环保制冷剂,特别是作为混合物中的一种组元用于Ｒ２２和Ｒ５０２的替代,但其热物性数据十分有限。本文使用膨胀定容法高精度地测量了ＨＦＣ－２２７ｅａ的气相ＰＶＴ性质,沿定温线外推确定了其第二和第三维里系数,并与文献值进行了比较;使用截断维里方程,根据本文所确定的维里系数,可以高精度地再现ＨＦＣ－２２７ｅａ的气相区热力性质。     

ZrV2结构、弹性和热力学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法研究ZrV₂的晶体结构和弹性,利用准谐Debye模型计算在不同温度(T=0~1200 K)和不同压强(P=0~20 GPa)下ZrV₂的热力学性质,包括弹性模量与压强,热熔与温度,以及热膨胀系数与温度和压力的关系.结果表明:计算的ZrV₂晶格常数与实验值符合较好,晶体材料的弹性常数随着压力增加而增加;在一定温度下,相对体积、热熔随着压强的增加而减小,德拜温度、弹性模量随着压强的增加而增加,且高压下温度对ZrV₂热膨胀系数的影响小于压强的影响.     

Structural,elastic, thermodynamic and electronic properties of LuX (X = N,Bi and Sb) compounds: first principles calculations

ABSTRACT

The structural, electronic, elastic and thermodynamic properties of LuX (X = N, Bi and Sb) based on rare earth into phases, Rocksalt (B1) and CsCl (B2) have been investigated using full-potential linearized muffin-tin orbital method (FP-LMTO) within density functional theory. Local density approximation (LDA) for exchange-correlation potential and local spin density approximation (LSDA) are employed. The structural parameters as lattice parameters a₀, bulk modulus B, its pressure derivate B’ and cut-off energy (E_c) within LDA and LSDA are presented. The elastic constants were derived from the stress–strain relation at 0 K. The thermodynamic properties for LuX using the quasi-harmonic Debye model are studied. The temperature and pressure variation of volume, bulk modulus, thermal expansion coefficient, heat capacities, Debye temperature and Gibbs free energy at different pressures (0–50 GPa) and temperatures (0–1600 K) are predicted. The calculated results are in accordance with other data.