Molecular dynamics simulations of different types of thermocouple metals with various traceable temperatures

Abstract

VI ÖZET FARKLI ISIL ÇİFT METALLERİN DEĞİŞİK İZLENEBİLİR SICAKLIKLARDA MOLEKÜLER DİNAMİK SİMÜLASYONU Gümüşün donma sıcaklığı üzerinde 1990 uluslararası sıcaklık ölçeğinin gerçekleştirilmesi ve yayılması, ışınım termometresinden daha düşük belirsizlikle yüksek sıcaklık standart platin direnç termometre ve ısılçift termometresi ile yapılabilmektedir. Bununla birlikte direnç termometrelerinin, ısılçift termometrelerinin ve ısılçift malzemelerinin daha iyi anlaşılması için, kontak termometrede kullanılan saf metallerin termodinamik özelliklerinin iyi bilinmesi gerekmektedir. Bu tezde, saf geçiş elementlerinin termodinamik özelliklerinin Seebeck katsayıları üzerindeki etkilerinin incelenmesi amacıyla simülasyon programı geliştirilmiştir. Program genişletilmiş Hamilton formülasyonuna dayanan moleküler dinamik algoritmaları, Sutton ve Chen tarafından on adet geçiş elementi için geliştirilen deneysel potansiyeli kullanmaktadır. Program Pt, Pd, Au ve Rh geçiş elementlerinin termodinamik özelliklerini hesaplamaktadır. İzlenebilir sıcaklıklarda hesaplanarak elde edilen sonuçlar deneysel Seebeck katsayılanyla korelasyon göstermektedir. Bu nedenle hesaplanan termodinamik özellikler yapay sinir ağı (NN) algoritması ile Paladyum metalinin mutlak Seebeck katsayılarının hesaplanmasında kullanılacaktır.

ABSTRACT MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS OF DIFFERENT TYPES OF THERMOCOUPLE METALS WITH VARIOUS TRACEABLE TEMPERATURES The dissemination of the international temperature scale of 1990 above the freezing point temperature of silver can be carried out using high temperature standard platinum resistance thermometers (SPRT) and thermocouples instead of radiation thermometry as the latter has poorer accuracies compared with the former. However, detailed knowledge of the thermodynamical properties of pure transition metals that are used in contact thermometry is required to understand resistance thermometers, thermocouples, and thermocouple materials. In this thesis, a simulation program has been developed to investigate the effect of thermodynamical properties on Absolute Seebeck coefficients (ASC)rs of pure transition metals. The program employs state of art molecular dynamics algorithms, based on an extended Hamiltonian formalism, and the Sutton-Chen potential for ten transition metals. From the simulation program, thermodynamical properties of pure transition metals have been computed at different temperatures for the metals Pt, Pd, Au, and Rh. Since thermodynamical properties computed display correlation with experimental ASC's as the temperature varies, these properties are employed in a neural network (NN) algorithm to predict ASC's of pure Pd.