Введение в TDLIB: регулярный раствор

Файлы доступны в архиве http://evgenii.rudnyi.ru/soft/tdlib00+.tar.gz.

В общем случае мольная энергия Гиббса является функцией концентрации раствора и в TDLIB есть несколько объектов для моделирования функции G(T, p, x1, …, xN), где в дополнение к температуре и давлению появляются мольные доли. Наиболее простая модель раствора описывает энергию Гиббса в виде уравнения 3.2 в документации (doc/00tdlib.pdf), где дополнительные члены, описывающую избыточную энергию Гиббса выражаются в виде полиномов, что приводит к названию полиномиальный раствор. В разделах 3.2.6 и 3.2.8 документации (стр 30-34) описывается объект SimpleSolution, который позволяет моделировать разные полиномы (Redlich-Kister, Borelius, Hoch-Arpshofen) и разные проекции (Muggianu, Kohler) в случае многокомпонентных растворов. Примеры, описанные в этих разделах, пожалуй несколько сложны, и ниже я опишу использование TDLIB в случае простейшего регулярного раствора (см. файлы в ex/regular_ab/L).

G = xA GA + xB GB + RT xA ln xA + RT xB ln xB + A0 xA xB

Файл ex/regular_ab/L/L.mod содержит соответствующий объект SimpleSolution, где параметр взаимодействия определен в начале файла. В файле энергии Гиббса чистых компонентов приняты за нуль и таким образом энергия Гиббса равна энергии Гиббса смешения.  Вначале параметр взаимодействия равен нулю и мы имеем идеальный раствор. Команда

$ assess L out

показывает энергию Гиббса как функцию мольной доли при 1000 К.

Задачей будет построение энергии Гиббса при 1000 К, когда параметр взаимодействия меняется от -20 кДж до 20 кДж. Для этого придется вручную изменять величину параметра A в файле ex/regular_ab/L/L.mod в первой строке. Вначале изменим ее на -20000, сохраним изменения и подадим команду

$ assess L out -o g-20

которая сохранит энергию Гиббса в этом случае в файл g-20.G. Затем изменим величину параметра взаимодействия на -10000 и командой

$ assess L out -o g-10

сохраним энергию Гиббса в файл g-10.G. Повторим то же самое для 0 (файл g0.G), 10000 (файл g10.G) и 20000 (файл g20.G).

Теперь файл ex/regular_ab/L/plot содержит команду для gnuplot, которая покажет все энергии Гиббса вместе. Если все прошло удачно, то команда

$ gnuplot plot -

покажет вам результаты (см. ex/regular_ab/L/fig.png).

Можно увидеть, что большие положительные значения параметра взаимодействия меняют форму энергии Гиббса смешения — она становится невыпуклой. Это соотвествует расслаиванию.

Энергии Гиббса растворов можно найти в статьях, где коэффициенты в модели раствора были найдены из доступных эксериментальных данных, или в термодинамических базах данных растворах. Таковые поставляются например вместе с Thermocalc или FACT.

Предыдущее

Расчет фазовых диаграмм с TDLIB
Введение в TDLIB: чистые вещества

Следующее

Введение в TDLIB: объект фазовые равновесия
Уравнивание химических реакций в TDLIB
Программа VCS из книги Smith&Missen


Comments are closed.