مطالعه قاعده‌ مندي‌هاي ترموديناميكي آب سنگين با استفاده از مدل‌هاي واندروالس و ديتريسي

The Study of the Thermodynamic Regularities of Heavy Water Using Van Der Waals and Dieterici Models

آب سنگين داراي دو اتم هيدروژن سنگين يا دوتريم است. خواص شيميايي آب سنگين شبيه آب سبك است اما خواص فيزيكي، ترموديناميكي و هسته ­اي آن­ها متفاوت هستند. از طرف ديگر، معادله ­ي حالت، ابزار مهم و مناسبي براي بررسي رفتار ترموفيزيكي مواد و پيش ­بيني آن­ها در شرايط مختلف از نظر فشار، دما و مقدار است. در حال حاضر معادله­ هاي حالت مختلفي وجود دارند كه مي­ توان آن­ها را به­ طور كلي به­ صورت نظري، تجربي و نيمه ­تجربي دسته ­بندي كرد. اين كار پژوهشي با توجه به اهميت آب سنگين و نقش آن در پژوهش ­هاي مختلف به­ ويژه پژوهش­ هاي هسته­ اي و كاربرد اين ماده در پزشكي و صنعت، بر آن است كه قاعده­ مندي­هاي ترموديناميكي اين ماده را با استفاده از معادله ­هاي حالت نيمه­ تجربي مختلف براساس مدل­ هاي واندروالس و ديتريسي به­ دست آورد. داده­ هاي به ­دست آمده از محاسبه­ ها و مقايسه­ ي آن­ها با داده­ هاي تجربي مشخص نمود كه معادله­ هاي حالت به­ كار رفته، به ­طور كيفي قاعده­ مندي­ هاي ترموديناميكي آب سنگين را به­خوبي پيش ­بيني مي­ كنند اما رفتار كمّي آن­ها متفاوت است.

Heavy water has two heavy hydrogen atoms or deuterium. Chemical properties of heavy water are similar to light water, but their physical, thermodynamic, and nuclear properties are different. On the other hand, the Equation of State (EOS) is an important and suitable tool for studying the thermophysical behavior of materials and predicting them in different conditions in terms of pressure, temperature and amount. At present, there are different equations of state that can be categorized as theoreticall, empericall and semi-emperical. Regarding to the importance of heavy water and its role in various researches, in particular nuclear researches, and the application of this material in medicine and industry, the thermodynamic regularities of this material have been studied in this research using different semi-experimental equations of state based on van der Waals and Dieterici models. The comparison between calculations with the experimental data showed that the equations of state predicted the thermodynamic regularities of heavy water well qualitatively, but their quantitative behavior is different.