Tek ve çift atomlu gazların kriyojenik sıcaklıklarda termodinamik özeliklerinin modellenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında tek atomlu argon ve helyum gazları ile özdeş çift atomlu azot, oksijen ve parahidrojen gazlarının, kendi sıvılaşma noktaları ile 300 K sıcaklık aralığındaki kriyojenik bölgede temel termodinamik özelikleri istatistik termodinamik yaklaşımı kullanılarak hesaplanmış ve deneysel verilerle karşılaştırılmıştır. Hesapalan termodinamik özelikler entalpi, entropi ve sabit basınçta özgül ısı olup istatistik yaklaşımda kullanılan metodlar sırasıyla ideal kuantum, katı küre potansiyel modeli ve Lennard ? Jones potansiyel modelidir. Çalışmanın ilk kısmını termodinamik özeliklerin yukarıda belirtilen yöntemler için teorik olarak türetimi kapsamaktadır. İkinci kısımda ise bir tür sayısal analiz programı olan Mathematica kullanılarak gazların termodinamik özelik değerleri sıcaklık ve basınca bağlı olarak her metod için ayrı ayrı hesaplanıp ilgli grafikler elde edilmiştir. Daha sonra bu değerler deneysel verilerle karşılaştırılıp hata payları elde edilerek belirli sıcaklık bölgeleri ile 1 bar ve 5 bar basınç değerleri için sonuçlar ayrı ayrı tartışılmıştır.

In this thesis study, common thermodynamic properties of monatomic argon and helium and homonuclear diatomic nitrogen, oxygen and para-hydrogen gases are calculated by using the approximation of statistical thermodynamics and compared with the experimental data at the cryogenic temperature zone which is between their saturating point and 300 K. The computed thermodynamic properties are enthalpy, entrophy and specific heat at constant pressure, and the methods used in statistical approximation are ideal quantum, hard sphere potential model and Lennard ? Jones potential model in turn. The first part of study covers the derivation of thermodynamic properties for the methods stated above. In the second part the thermodynamic property values of gases are determined depends on temperature and pressure for each method individually and relevant graphs are sketched using a kind of numeric anlaysis program called Mathematica. Then the results are discussed by comparison among calculated values and experimental data also obtaining the errors for specific temperature zones and pressure values which is 1 bar and 5 bar.