超临界氮的四参数立方型状态方程与分子动力学模拟

作者：姜思雨; 郭涛; 胡家文^*

来源：地球化学, 2022, 51(03): 344-364.

DOI：10.19700/j.0379-1726.2022.03.008

• 超临界氮
• 状态方程
• PVT性质
• 逸度系数
• 剩余焓
• 分子动力学

根据精确的压力–摩尔体积–温度(PVT)数据及其外延结果,本研究建立了超临界氮(N2)的四参数立方型状态方程。新方程最适宜的条件为273～4273 K、0～0.85 g·cm–3。在此范围内,新方程的最大体积偏差在0.41%以内,平均体积偏差在0.1%以内;等温线的压力范围随着温度的上升而扩大,最大压力达2.9GPa。当密度增至1.03 g·cm–3、温度增至5000 K时,体积偏差在0.6%～2.50%以内,最高压力达3.3～5.0 GPa。新方程也可近似地应用到密度为1.2 g·cm–3。此时相应的温压可达5573 K、7.5 GPa。此外,本研究还用分子动力学方法模拟了超临界氮在1473～5073 K、0.3～6.0 GPa范围内的PVT性质。所得结果以及现有的高温或高密度实验数据、分子动力学和蒙特卡洛(Monte Carlo)模拟数据(0.1～1.2 g·cm–3)均与新方程吻合得很好或较好。由新方程预测的逸度系数、剩余焓、剩余熵及其他热力学性质与参考模型的计算值均很吻合。这些结果表明新方程显著地优于现有的立方型、维里型和更复杂的地质流体状态方程。

• 单位
  河北地质大学