1 РАЗРАБОТАН Главным научным метрологическим центром "Стандартные справочные данные о физических константах и свойствах веществ и материалов" (ГНМЦ "ССД")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 180 "Государственная служба стандартных справочных данных"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 мая 2021 г. N 436-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт распространяется на жидкий и газообразный параводород и устанавливает методы расчетного определения значений стандартных справочных данных по плотности , энтальпии h, энтропии s, изохорной теплоемкости c_v, изобарной теплоемкости c_p, скорости звука w как в однофазных областях (газ, жидкость и флюид), так и на линии фазового перехода газ - жидкость (линии насыщения), а также значений давления на линии насыщения p_s.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.566 Государственная система обеспечения единства измерений. Межгосударственная система данных о физических константах и свойствах веществ и материалов. Основные положения

ГОСТ Р 8.614 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная служба стандартных справочных данных. Основные положения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

Стандартные справочные значения (ГОСТ Р 8.614, ГОСТ 8.566) , h, s, c_p, c_v, w и p_s рассчитаны по единому для жидкой и газовой фаз фундаментальному уравнению состояния (ФУС) - зависимости свободной энергии (функции Гельмгольца) F от плотности и температуры T

где f, f₀ и f_r - безразмерные полная свободная энергия, идеально-газовая и неидеальная составляющие свободной энергии, соответственно;

- относительная плотность, ;

- относительная температура, .

Значения плотности и температуры (T_c) параводорода в критической точке приведены в таблице А.1 приложения А.

Уравнение для идеально-газовой составляющей свободной энергии имеет следующий вид:

Коэффициенты и параметры уравнения (2) приведены в таблице А.3 приложения А.

Уравнение для неидеальной составляющей свободной энергии имеет следующий вид:

где

В формулах (3) и (4) b_j - коэффициенты уравнения состояния, значения которых вместе с показателями степеней r_j, t_j, l_j и параметрами g_j, , , , приведены в таблице А.2 приложения А.

Плотность в однофазных областях при заданных значениях давления p и температуры T определяют из решения следующего уравнения:

где ;

.

Значения давления (p_c) и фактора сжимаемости (z_c) в критической точке, а также газовой постоянной (R) параводорода приведены в таблице А.1 приложения А.

Плотности газовой и жидкой фаз на линии насыщения при заданной температуре T определяют из условий фазового равновесия в результате решения следующей системы уравнений:

где - безразмерная неидеальная составляющая изобарно-изотермического потенциала (потенциала Гиббса)

Давление на линии насыщения p_s определяют по формуле (5) для переменной .

Энтальпию, энтропию, изобарную и изохорную теплоемкости как в однофазных областях (для T и ), так и на линии насыщения (для T, или T, ), вычисляют по следующим формулам:

где h₀, s₀, c_v0 - энтальпия, энтропия и изохорная теплоемкость в идеально-газовом состоянии.

Термодинамические свойства в идеально-газовом состоянии определяют по формулам, полученным из с привлечением табличных данных (см. [1]):

где ; E_i и D_i - функции от , имеющие следующий вид:

Энтальпия и энтропия идеального газа при T = 0 К равны нулю; для энтальпии учитывают также теплоту сублимации идеального кристалла при T = 0 К (см. [1]).

Коэффициенты в формулах (13) - (15) и параметры в (16), а также значения энтальпии h₀₀ и энтропии s₀₀ приведены в таблице А.3 приложения А.

Комплексы A₀ - A₅ в формулах (5) - (12) определяют по следующим соотношениям, полученным из уравнения (3) для f_r с использованием известных дифференциальных уравнений термодинамики:

где

Стандартные справочные данные расчетных контрольных значений термодинамических свойств параводорода на линии насыщения и в однофазной области приведены в таблицах Б.2 и В.1 (приложения Б и В).

Расширенные неопределенности с доверительной вероятностью 95% расчетных значений термодинамических свойств плотности и давления определяют в соответствии с оценками, приведенными в [1].

В соответствии с [1] расширенные неопределенности расчетных значений давления и плотностей на линии насыщения составляют ; в околокритической области ( и ) .

Расширенные неопределенности расчетных значений плотности в однофазных областях в зависимости от диапазонов температур и давлений представлены в таблице 1.

Для околокритической области (см. [1]) вместо приводят значения , поэтому значения определяют в соответствии с теорией переноса ошибок по формуле

Расширенные неопределенности расчетных значений других термодинамических свойств определяют в соответствии с теорией переноса ошибок через по следующим выражениям:

- для энтальпии

- для остальных свойств {y} (энтропии, изохорной и изобарной теплоемкостей, скорости звука)

где - идеально-газовая составляющая в зависимости только от температуры;

y_r = y - y₀; - неопределенность значения y₀:

, .

Расширенные неопределенности контрольных значений стандартных справочных данных параводорода представлены в таблицах Б.2 и В.1 (приложения Б и В).