Создан универсальный метод расчета энтропии жидкостей.

Механика

Редакция сайта «Технологические инновации» — 31 июля 2025 г.

Эта работа представляет собой долгожданный инструмент для широкого промышленного и научного применения. [Изображение: SIT/AI-Generated]

Расчет энтропии жидкости

Ученые наконец разработали методику практического расчета энтропии жидкости с использованием неэмпирического подхода — для расчета достаточно знать только атомные виды.

Эта революционная технология устраняет необходимость в огромном количестве экспериментальных данных, необходимых сегодня, открывая путь для улучшенного прогнозирования химических реакций и оптимизации многочисленных промышленных применений, связанных с жидкостями.

Несмотря на растущий спрос на термодинамические данные о жидкостях в широком спектре научных и промышленных областей, для многих материалов и веществ до сих пор не существует надежных экспериментальных данных для широкого диапазона температур и давлений.

Коун Шираи и его коллеги из Университета Осаки (Япония) использовали компьютерное моделирование, основанное на первых принципах (фундаментальных физических принципах, из так называемой теории функционала плотности ), для моделирования атомных взаимодействий в жидкости. Учитывая эти взаимодействия, они смогли точно предсказать энтропию, не полагаясь на эмпирические измерения.

Подход был проверен на основе имеющихся экспериментальных данных для нескольких жидкостей. Например, метод с высокой точностью предсказал энтропию жидкого натрия, совпадая с экспериментальными данными в широком диапазоне температур, включая температуры выше точки плавления.

По словам группы, этот успех с такой хорошо изученной системой, как жидкий натрий, подтверждает надежность их метода и потенциал его более широкого применения для более сложных жидкостей.

Энтропия жидкого натрия (Na): текущий расчёт (красный) и экспериментальные данные (чёрный). Значение энтропии нормировано на газовую постоянную R. T1 обозначает температуру плавления. [Изображение: Koun Shirai et al. - 10.1088/1361-648X/ade83e]

Универсальный инструмент

Устранение необходимости экспериментальных данных для расчета энтропии жидкостей является фундаментальным достижением.

Точные расчёты энтропии имеют решающее значение для понимания и прогнозирования поведения жидкостей в различных химических и материальных процессах. Таким образом, новый метод представляет собой давно ожидаемый инструмент прогнозирования для учёных и инженеров, позволяющий оптимизировать реакции и свойства материалов.

«До сих пор не существовало стандартизированного метода расчёта энтропии жидкостей. Наш метод представляет собой значительный шаг вперёд, предоставляя универсальный инструмент, применимый к широкому спектру жидкостей. Это достижение значительно улучшит прогнозирование химических реакций и оптимизирует различные процессы с материалами, в которых участвуют жидкости», — заявил профессор Коун Шираи, координатор группы.

Другие новости о:

Больше тем