Зелінський С. О. Вплив тиску та температури на термодинамічні властивості розчинів гліцерин-вода

Дисертація присвячена дослідженню зв’язку термодинамічних властивостей з молекулярною структурою розчинів гліцерин-вода, води та гліцерину в широкому інтервалі зміни тиску та температури. Для цього було: експериментально отримано дані з густини вздовж лінії рівноваги рідина-пара для води та розчинів гліцерин-вода в інтервалі температур 289К - 357К.; методом сільфоного п’єзометра з диференціальним трансформаторним датчиком лінійних зміщень отримано P-V-T дані в інтервалі тисків 0.1МПа - 103МПа та температур 293К-375К; розраховано методами чисельного диференціювання та інтегрування ізотермічний модуль пружності, коефіцієнт теплового розширення, ізобаро-ізотермічні прирости потенціалу Гіббса, ентропії, внутрішньої енергії та ентальпії для води та збагачених водою розчинів гліцерин-вода в досліджуваному інтервалі температур та тисків; методом молекулярної динаміки проведено розрахунок молекулярної структури води, гліцерину та розчину 0.27м.д. гліцерину у воді при Т=300К і Т=354К та тисках 0.1МПа і 100МПа.Проведені дослідження показали що, на концентраційній залежності густини розчинів гліцерин-вода при концентрації 0.33м.д. гліцерину існує стрибок густини, що пов’язаний з проникненням двох молекул води в структуру молекули гліцерину. Спостережено для розчинів гліцерин-вода з вмістом гліцерину менше 0.33м.д. існування максимуму на температурній залежності модуля пружності при температурі 320К в інтервалі тисків 0.1МПа - 103МПа. а також особливість баричної залежності коефіцієнта теплового розширення. Показано існування межової концентрації (0.33м.д. гліцерину), до якої в розчинах гліцерин-вода зберігаються структурні особливості подібні до структурних особливостей води. Ця межова концентрація гліцерину зменшується в розчинах гліцерин-вода при збільшені тиску. Результати МД моделювання функції густини ймовірності атом-атомного розподілу та кутового розподілу водневого зв’язку показали, що у воді кількість водневих зв’язків зменшується при збільшені тиску та додавання до неї гліцерину. При цьому кут О-Н...О у воді зменшується, а відстань між атомами кисню збільшується. В гліцерині навпаки, збільшення тиску призводить до збільшення кількості водневих зв’язків. Показано, що отримані P-V-T дані описуються напівемпіричним рівнянням стану Тейта, яке адекватно передає особливості термобаричних залежностей модуля пружності і коефіцієнта теплового розширення.