ГОСТ Р 8.1001-2021 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Стандартные справочные данные. Ортоводород жидкий и газообразный. Плотность, энтальпия, энтропия, изохорная, изобарная теплоемкости и скорость звука при температурах от 15 K до 1000 К и давлениях до 100 МПа.

    ГОСТ Р 8.1001-2021

 

 НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

 

 Государственная система обеспечения единства измерений

 

 СТАНДАРТНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

 

 Ортоводород жидкий и газообразный. Плотность, энтальпия, энтропия, изохорная, изобарная теплоемкости и скорость звука при температурах от 15 K до 1000 К и давлениях до 100 МПа

 

 State system for ensuring the uniformity of measurements. Standard reference data. Orthohydrogen, liquid and gaseous. Density, enthalpy, entropy, isochoric, isobaric heat capacities and speed of sound at temperatures from 15 K up to 1000 K and pressures up to 100 MPa

ОКС 07.030

Дата введения 2021-12-01

 

 Предисловие

     

1 РАЗРАБОТАН Главным научным метрологическим центром "Стандартные справочные данные о физических константах и свойствах веществ и материалов" (ГНМЦ "ССД")

 

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 180 "Государственная служба стандартных справочных данных"

 

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ

Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 мая 2021 г. N 435-ст

 

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

 

Правила применения настоящего стандарта установлены в

статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации ". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

 

 

      1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на жидкий и газообразный ортоводород и устанавливает методы расчетного определения значений стандартных справочных данных по плотности
, энтальпии
h
, энтропии
s
, изохорной теплоемкости
, изобарной теплоемкости
, скорости звука
w
как в однофазных областях (газ, жидкость и флюид), так и на линии фазового перехода газ - жидкость (линии насыщения), а также значений давления на линии насыщения
.
 

      2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

 

ГОСТ 8.566  Государственная система обеспечения единства измерений. Межгосударственная система данных о физических константах и свойствах веществ и материалов. Основные положения

 

ГОСТ Р 8.614  Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная служба стандартных справочных данных. Основные положения

 

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

 

 

      3 Общие положения

Стандартные справочные значения (

ГОСТ Р 8.614 ,

,
h
,
s
,
,
,
w
и
рассчитаны по единому для жидкой и газовой фаз фундаментальному уравнению состояния (ФУС) - зависимости свободной энергии (функции Гельмгольца)
F
от плотности
и температуры
T
 
,                                     (1)
 
где
f
,
и
- безразмерные полная свободная энергия, идеально-газовая и неидеальная составляющие свободной энергии, соответственно;
 
- относительная плотность,
;
 
- относительная температура,
.
 
Значения плотности
и температуры
ортоводорода в критической точке приведены в таблице А.1 приложения А.
 

Уравнение для идеально-газовой составляющей свободной энергии имеет следующий вид

 

.              (2)
 
Коэффициенты
и параметры
уравнения (2) приведены в таблице А.3 приложения А.
 

Уравнение для неидеальной составляющей свободной энергии имеет следующий вид

 

,                                                          (3)
 

где

             (4)
 
В формулах (3) и (4)
- коэффициенты уравнения состояния, значения которых вместе с показателями степеней
,
,
и параметрами
,
,
,
,
приведены в таблице А.2 приложения А.
 
Плотность
в однофазных областях при заданных значениях давления
p
и температуры
T
определяют из решения следующего уравнения
 
,                                                    (5)
 
где
;
 
.
 
Значения давления
и фактора сжимаемости
в критической точке, а также газовой постоянной (
R
) ортоводорода приведены в таблице А.1 приложения А.
 
Плотности газовой
и жидкой
фаз на линии насыщения при заданной температуре
T
определяют из условий фазового равновесия в результате решения следующей системы уравнений:
 
                                              (6)
 
где
- безразмерная неидеальная составляющая изобарно-изотермического потенциала (потенциала Гиббса)
 
.                                                    (7)
 
Давление на линии насыщения
определяют по формуле (5) для переменной
.
 
Энтальпию, энтропию, изобарную и изохорную теплоемкости как в однофазных областях (для
T
и
), так и на линии насыщения (для
T
,
или
T
,
), вычисляют по следующим формулам:
 
;                                                         (8)
 
;                                                            (9)
 
;                                        (10)
 
;                                                         (11)
 
,                                           (12)
 
где
,
,
- энтальпия, энтропия и изохорная теплоемкость в идеально-газовом состоянии.
 
Термодинамические свойства в идеально-газовом состоянии определяют по формулам, полученным из
с привлечением табличных данных (см. [1]):
 
;                                                 (13)
 
;                              (14)
 
,            (15)
 

 

где
;
и
- функции от
, имеющие следующий вид
 
,
.                                    (16)
 
Коэффициенты
в формулах (13)-(15) и параметры
в (16), а также значения энтальпии
и энтропии
приведены в таблице А.3 приложения А.
 

Энтальпия и энтропия идеального газа при T=0 K равны нулю; для энтальпии учитывают также теплоту сублимации идеального кристалла при T=0 K (см. [1]).

 

Комплексы
в формулах (5)-(12) определяют по следующим соотношениям, полученным из уравнения (3) для
c использованием известных дифференциальных уравнений термодинамики:
 
;                                                        (17)
 
;                                          (18)
 
;                                                (19)
 
;                                                   (20)
 
;                                                    (21)
 
,                                        (22)
 

где

 

                                    (23)
 
                                     (24)
 
                               (25)
 
                                 (26)
 

Рассчитанные стандартные справочные данные контрольных значений термодинамических свойств ортоводорода на линии насыщения и в однофазной области приведены в таблицах Б.2 и В.1 (приложения Б и В).

 

      4 Расширенные неопределенности расчетных значений стандартных справочных данных по свойствам ортоводорода

Расширенные неопределенности с доверительной вероятностью 95% расчетных значений термодинамических свойств плотности
и давления
определяют в соответствии с оценками, приведенными в [1].
 
В соответствии с [1] расширенные неопределенности расчетных значений давления и плотностей на линии насыщения составляют
0,2%; в околокритической области (0,97
1,03 и 0,75
1,25)
0,2%.
 
Расширенные неопределенности расчетных значений плотности
в однофазных областях в зависимости от диапазонов температур и давлений представлены в таблице 1.
 
Таблица 1 - Расширенные неопределенности расчетных значений плотности
ортоводорода в однофазных областях
 

 

 

 

, K
 
, МПа
 
, %
 
15
250
 
0,1
40
 

0,10

15
250
 
40
100
 

1,0

250
450
 
0,1
100
 

0,04

450
700
 
0,1
100
 

0,50

700
1000
 
0,1
100
 

1,0

 

Для околокритической области (см. [1]) вместо
приводят значения
, поэтому значения
определяют в соответствии с теорией переноса ошибок по формуле
 
.                                                   (27)
 
Расширенные неопределенности расчетных значений других термодинамических свойств определяют в соответствии с теорией переноса ошибок через
по следующим выражениям:
 

- для энтальпии

 

, кДж/кг;                               (28)
 

- для остальных свойств {у} (энтропии, изохорной и изобарной теплоемкостей, скорости звука)

 

, %,                                 (29)
 
где
- идеально-газовая составляющая в зависимости только от температуры;
 
;
- неопределенность значения
:
 
0,01%,
0,1%.
 

Расширенные неопределенности контрольных значений стандартных справочных данных ортоводорода представлены в таблицах Б.2 и В.1 (приложения Б и В).

 

Приложение А

(обязательное)

 

 Основные физические параметры и коэффициенты уравнений для определения значений стандартных справочных данных по свойствам ортоводорода

Таблица А.1 - Основные физические параметры ортоводорода

 

 

Физический параметр, размерность

Значение

Молярная масса M, кг/кмоль

2,01590

Газовая постоянная R, кДж/(кг·К)

4,12445

Параметры в тройной точке:

 

давление
, МПа
 

0,007461

температура
, К
 

14,008

Параметры в критической точке:

 

давление
, МПа
 

1,31065

температура
, К
 

33,220

плотность
, кг/м
 

31,136

фактор сжимаемости
 

0,307226195

 

Таблица А.2 - Коэффициенты, показатели степеней и параметры уравнения для неидеальной составляющей ФУС ортоводорода [см. уравнения (3) и (4)]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 
 
 
 
 
 
 
 
 

1

-6,83148

1

0,7333

0

0

-

-

-

-

2

0,01

4

1

0

0

-

-

-

-

3

2,11505

1

1,1372

0

0

-

-

-

-

4

4,38353

1

0,5136

0

0

-

-

-

-

5

0,211292

2

0,5638

0

0

-

-

-

-

6

-1,00939

2

1,6248

0

0

-

-

-

-

7

0,142086

3

1,829

0

0

-

-

-

-

8

-0,87696

1

2,404

-1

1

-

-

-

-

9

0,804927

3

2,105

-1

1

-

-

-

-

10

-0,710775

2

4,1

-1

0

1,169

0,4555

0,6366

1,5444

11

0,0639688

1

7,658

-1

0

0,894

0,4046

0,3876

0,6627

12

0,0710858

3

1,259

-1

0

0,04

0,0869

0,9437

0,763

13

-0,087654

1

7,589

-1

0

2,072

0,4415

0,3976

0,6587

14

0,647088

1

3,946

-1

0

1,306

0,5743

0,9626

1,4327

 

Таблица А.3 - Коэффициенты уравнений (2) и (13)-(16) для термодинамических свойств ортоводорода в идеально-газовом состоянии, энтальпия
и энтропия
 

 

 

 

i

 
 

1

-1,4675442336

-

2

1,8845068862

-

3

1,5

-

4

2,54151

25,7676098736

5

-2,3661

43,4677904877

6

1,00365

66,0445514750

7

1,22447

209,7531607465

380,85 кДж/кг;
 
20,13 кДж/(кг·К)
 

 

Приложение Б

(обязательное)

 

 Таблицы контрольных стандартных значений термодинамических свойств ортоводорода на кривой насыщения

Таблица Б.1 - Обозначения и размерности термодинамических свойств и их неопределенностей ортоводорода, представленных в таблицах Б.2 и В.1 приложений Б, В

 

 

 

Наименование показателя

Обозначение

Размерность

Температура

T

К

Давление

p

МПа

Давление насыщения

 

МПа

Плотность

 
кг/м
 

Энтальпия

h

кДж/кг

Энтропия

s

кДж/(кг·К)

Изохорная теплоемкость

 

кДж/(кг·К)

Изобарная теплоемкость

 

кДж/(кг·К)

Скорость звука

w

м/с

Относительная неопределенность термодинамических свойств, исключая энтальпию

 

%

Абсолютная неопределенность энтальпии

 

кДж/кг

Примечание 1 - В таблице Б.2, где представлены контрольные стандартные значения термодинамических свойств (y) ортоводорода на линии насыщения, обозначения y’ и y" - свойства насыщенной жидкости и насыщенного пара, соответственно.

 

Примечание 2 - Запись уЕ±
n
в таблице Б.2 нужно интерпретировать как у 10
.
 

 

Таблица Б.2 - Контрольные стандартные значения термодинамических свойств ортоводорода на кривой насыщения

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 
 
 

h’

h"

s

s"

 

 
 
 
 
 
 
 

15,00

0,12868Е-01

76,162

0,21245Е+00

334,3

790,8

17,5646

47,9982

 

0,20

0,20

0,20

1,9

0,1

0,06

0,02

20,00

0,90419Е-01

71,291

0,11977Е+01

377,1

829,2

19,9509

42,5550

 

0,20

0,20

0,20

1,1

0,1

0,05

0,03

25,00

0,32052Е+00

64,736

0,38840Е+01

434,8

845,5

22,3641

38,7922

 

0,20

0,20

0,20

0,4

0,2

0,04

0,03

30,00

0,80490Е+00

54,553

0,10481Е+02

521,0

821,3

25,1903

35,2000

 

0,20

0,20

0,20

0,4

0,3

0,02

0,03

33,00

0,12690Е+01

38,828

0,23810Е+02

632,4

730,6

28,3863

31,3606

 

0,20

1,49

3,67

3,2

7,2

0,10

0,28

 

 

 

Окончание таблицы Б.2

 

 

 

 

 

 

 

T

 
 
 
 

w’

w"

 

 
 
 
 
 
 

15,00

5,266

6,272

7,425

10,640

1244,4

317,0

 

0,13

0,10

0,44

0,10

0,55

0,10

20,00

5,605

6,417

9,545

11,813

1137,1

354,4

 

0,14

0,11

0,63

0,13

0,49

0,11

25,00

5,893

6,752

13,301

15,456

973,9

376,6

 

0,15

0,14

0,79

0,20

0,52

0,13

30,00

6,275

7,685

25,315

31,670

719,1

379,0

 

0,14

0,16

1,28

0,45

0,55

0,16

33,00

7,449

8,640

325,682

406,907

438,2

370,0

 

1,01

0,38

26,20

40,62

1,79

0,42

 

Приложение В

(обязательное)

 

 Таблицы контрольных стандартных значений термодинамических свойств ортоводорода в однофазной области

Таблица В.1 - Контрольные стандартные значения термодинамических свойств ортоводорода в однофазной области

 

 

 

 

 

 

 

p

 

h

s

 
 

w

 

 
 
 
 
 
 

T=15,0 K

0,1

76,241

335,3

17,5515

5,266

7,413

1247,8

 

0,10

1,0

0,04

0,1

0,3

0,3

3,0

78,603

366,9

17,1628

5,299

7,140

1351,1

 

0,10

1,3

0,04

0,2

0,2

0,3

T=33,0 K

0,1

0,75390

970,1

47,6064

6,194

10,684

472,1

 

0,10

0,1

0,02

0,1

0,1

0,1

5,0

62,835

567,0

24,4000

6,408

13,926

1038,9

 

0,10

0,2

0,02

0,1

0,3

0,2

50,0

90,633

980,3

19,8649

6,278

8,139

2057,4

 

1,00

28,3

0,28

0,5

1,5

1,8

90,0

100,30

1353,3

18,5088

5,825

6,912

2460,1

 

1,00

46,8

0,27

1,3

2,1

1,8

T=150,0 K

0,1

0,16154

2214,3

63,6159

7,271

11,406

985,7

 

0,10

0,1

0,01

0,1

0,1

0,1

5,0

7,8137

2197,5

47,2388

7,357

11,974

1040,3

 

0,10

0,1

0,02

0,1

0,1

0,1

50,0

50,666

2360,4

36,9631

8,016

12,995

1684,8

 

1,00

6,2

0,03

0,2

0,1

0,7

100,0

71,152

2739,4

34,0620

8,516

12,725

2218,3

 

1,00

18,6

0,05

0,3

0,2

1,0

T=350,0 K

0,1

0,06924

4885,8

74,7496

10,239

14,365

1423,8

 

0,04

0,1

0,01

0,1

0,1

0,1

5,0

3,3746

4913,8

58,5886

10,274

14,450

1462,7

 

0,04

0,1

0,01

0,1

0,1

0,1

50,0

27,151

5220,1

48,9597

10,579

14,871

1821,3

 

0,04

0,3

0,01

0,1

0,1

0,1

100,0

44,650

5605,3

46,0620

10,863

15,006

2178,6

 

0,04

0,6

0,01

0,1

0,1

0,1

T=600,0 K

0,1

0,04040

8507,1

82,5537

10,418

14,543

1859,2

 

0,50

0,1

0,03

0,1

0,1

0,1

5,0

1,9880

8546,3

66,4181

10,439

14,564

1888,5

 

0,50

0,3

0,04

0,1

0,1

0,1

50,0

17,379

8914,4

56,9296

10,617

14,697

2149,9

 

0,50

2,5

0,04

0,1

0,1

0,2

100,0

30,605

9327,4

54,0931

10,792

14,776

2416,9

 

0,50

5,5

0,04

0,1

0,1

0,2

T=1000,0 K

0,1

0,02424

14399,4

90,0688

10,870

14,995

2385,7

 

1,00

0,1

0,05

0,1

0,1

0,1

5,0

1,2009

14442,2

73,9384

10,882

14,997

2406,8

 

1,00

0,5

0,06

0,1

0,1

0,1

50,0

11,082

14834,5

64,4832

10,985

15,013

2595,7

 

1,00

4,8

0,07

0,1

0,1

0,2

100,0

20,457

15263,4

61,6684

11,090

15,025

2793,8

 

1,00

10,1

0,07

0,1

0,1

0,2

 

 

 Библиография

 

 

[1]

ГСССД 392 - 2021. Ортоводород жидкий и газообразный. Плотность, энтальпия, энтропия, изохорная, изобарная теплоемкости и скорость звука при температурах от 15 K до 1000 K и давлениях до 100 МПа. - М: ФГУП "ВНИИМС", 2021. - 34 с.

 

 

 

УДК 546.11: 537.7:006.354

ОКС 07.030

 

Ключевые слова: государственная система обеспечения единства измерений, стандартные справочные данные, жидкий и газообразный ортоводород, термодинамические свойства, энтальпия, энтропия, изохорная и изобарная теплоемкости, скорость звука

 

Чат GPT

Вверх