agosty.ru07. МАТЕМАТИКА. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ07.030. Физика. Химия

ГОСТ Р 8.1002-2021 Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные справочные данные. Параводород жидкий и газообразный. Плотность, энтальпия, энтропия, изохорная, изобарная теплоемкости и скорость звука при температурах от 14 K до 1000 К и давлениях до 100 МПа

Обозначение:
ГОСТ Р 8.1002-2021
Наименование:
Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные справочные данные. Параводород жидкий и газообразный. Плотность, энтальпия, энтропия, изохорная, изобарная теплоемкости и скорость звука при температурах от 14 K до 1000 К и давлениях до 100 МПа
Статус:
Действует
Дата введения:
12.01.2021
Дата отмены:
-
Заменен на:
-
Код ОКС:
07.030
Скачать ГОСТ Р 8.1002-2021.pdf Скачать ГОСТ Р 8.1002-2021.doc

Текст ГОСТ Р 8.1002-2021 Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные справочные данные. Параводород жидкий и газообразный. Плотность, энтальпия, энтропия, изохорная, изобарная теплоемкости и скорость звука при температурах от 14 K до 1000 К и давлениях до 100 МПа

    ГОСТ Р 8.1002-2021

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

СТАНДАРТНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

Параводород жидкий и газообразный. Плотность, энтальпия, энтропия, изохорная, изобарная теплоемкости и скорость звука при температурах от 14 K до 1000 К и давлениях до 100 МПа

State system for ensuring the uniformity of measurements. Standard reference data. Parahydrogen, liquid and gaseous. Density, enthalpy, entropy, isochoric, isobaric heat capacities and speed of sound at temperatures from 14 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 436-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 ()

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на жидкий и газообразный параводород 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 ,

ГОСТ 8.566
)
,
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
параводорода 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
) параводорода 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)

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]).

Коэффициенты
в формулах (13)-(15) и параметры
в (16), а также значения энтальпии
и энтропии
приведены в таблице А.3 приложения А.
Комплексы
-
в формулах (5)-(12) определяют по следующим соотношениям, полученным из уравнения (3) для
с использованием известных дифференциальных уравнений термодинамики:
; (17)
; (18)
; (19)
; (20)
; (21)
, (22)

где

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

Стандартные справочные данные расчетных контрольных значений термодинамических свойств параводорода 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 параводорода

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
0,1%; 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
параводорода в однофазных областях

, K
, МПа
, %
14
250
0,1
40

0,10

14
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 параводорода 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, зависящая только от температуры;
;
- неопределенность значения
:
0,01%,
0,1%.

Расширенные неопределенности контрольных значений стандартных справочных данных параводорода 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 параводорода

Таблица А.1 - Основные физические параметры параводорода

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

0,007041

температура
, К

13,8033

Параметры в критической точке:

давление
, МПа

1,2858

температура
, К

32,938

плотность
, кг/м

31,323

фактор сжимаемости

0,302161126

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

j

1

-7,33375

1

0,6855

0

0

-

-

-

-

2

0,01

4

1

0

0

-

-

-

-

3

2,60375

1

1

0

0

-

-

-

-

4

4,66279

1

0,489

0

0

5

0,682390

2

0,774

0

0

-

-

-

-

6

-1,47078

2

1,133

0

0

-

-

-

-

7

0,135801

3

1,386

0

0

-

-

-

-

8

-1,05327

1

1,619

-1

1

-

-

-

-

9

0,328239

3

1,162

-1

1

-

-

-

-

10

-0,0577833

2

3,96

-1

-

1,7437

0,194

1,5487

0,8048

11

0,0449743

1

5,276

-1

-

0,5516

0,2019

0,1785

1,5248

12

0,0703464

3

0,99

-1

-

0,0634

0,0301

1,28

0,6648

13

-0,0401766

1

6,791

-1

-

2,1341

0,2383

0,6319

0,6832

14

0,119510

1

3,19

-1

-

1,777

0,3253

1,7104

1,493

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

k

1

-1,4485891134

-

2

1,884521239

-

3

1,5

-

4

4,30256

15,1496751472

5

13,0289

25,0925982148

6

-47,7365

29,4735563787

7

50,0013

35,4059141417

8

-18,6261

40,724998482

9

0,993973

163,7925799988

10

0,536078

309,2173173842

377,08 кДж/кг;
7,977 кДж/(кг·К)

Приложение Б

(обязательное)

Таблицы контрольных стандартных значений термодинамических свойств параводорода на кривой насыщения

Таблица Б.1 - Обозначения и размерности термодинамических свойств и их неопределенностей параводорода, 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) параводорода на линии насыщения, обозначения y’ и y" - свойства насыщенной жидкости и насыщенного пара, соответственно.

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

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

T

h’

h"

s’

s"

14,00

0,78840Е-02

76,819

0,13878Е+00

324,7

775,2

4,9913

37,1695

0,10

0,10

0,10

1,1

0,1

0,11

0,02

17,00

0,32886Е-01

74,220

0,49070Е+00

347,5

801,0

6,4381

33,1197

0,10

0,10

0,10

0,8

0,1

0,09

0,02

20,00

0,93414Е-01

71,136

0,12440Е+01

374,4

821,6

7,8489

30,2104

0,10

0,10

0,10

0,6

0,1

0,07

0,02

22,00

0,16350Е+00

68,743

0,20708Е+01

395,4

831,3

8,8014

28,6140

0,10

0,10

0,10

0,4

0,1

0,06

0,02

25,00

0,32917Е+00

64,485

0,40178Е+01

432,8

837,7

10,2877

26,4815

0,10

0,10

0,10

0,2

0,2

0,04

0,02

30,00

0,82319Е+00

53,977

0,10871Е+02

521,3

812,8

13,1878

22,9032

0,10

0,10

0,10

0,2

0,2

0,02

0,02

32,50

0,12059Е+01

42,109

0,20884Е+02

606,3

744,9

15,6398

19,9055

0,10

0,10

0,10

0,3

0,3

0,02

0,02

Окончание таблицы Б.2

T

w’

w"

14,00

5,158

6,236

6,981

10,559

1256,9

307,6

0,22

0,10

0,28

0,10

0,23

0,10

17,00

5,400

6,357

8,062

11,063

1190,1

333,4

0,12

0,10

0,36

0,10

0,27

0,11

20,00

5,637

6,450

9,569

11,920

1118,6

353,5

0,11

0,10

0,37

0,11

0,28

0,11

22,00

5,811

6,541

10,865

12,884

1059,2

363,7

0,11

0,10

0,39

0,11

0,29

0,11

25,00

6,048

6,776

13,561

15,480

951,2

374,0

0,11

0,11

0,44

0,13

0,30

0,12

30,00

6,471

7,624

26,648

32,583

693,0

377,2

0,14

0,12

0,67

0,25

0,33

0,14

32,50

7,386

8,600

143,809

197,370

461,0

369,4

0,16

0,10

1,45

0,79

0,27

0,14

Приложение В

(обязательное)

Таблицы контрольных стандартных значений термодинамических свойств параводорода в однофазной области

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

p

h

s

w

T=14,0 K

0,1

76,898

325,7

4,9787

5,163

6,971

1259,6

0,10

1,1

0,11

0,2

0,3

0,2

0,5

77,234

330,2

4,9251

5,185

6,932

1270,9

0,10

1,1

0,11

0,2

0,3

0,2

T=33,0 K

0,1

0,75435

964,2

35,4561

6,212

10,695

471,4

0,10

0,1

0,02

0,1

0,1

0,1

5,0

62,610

565,7

12,3450

6,445

14,106

1031,0

0,10

0,2

0,04

0,1

0,3

0,2

50,0

90,705

977,8

7,7596

6,516

8,446

2027,4

1,00

27,3

0,72

0,3

1,2

1,7

90,0

100,81

1346,9

6,3216

6,205

7,455

2404,7

1,00

43,8

0,86

0,9

1,5

1,6

T= 150,0 K

0,1

0,16155

2481,2

53,8860

12,081

16,217

911,8

0,10

0,1

0,01

0,1

0,1

0,1

5,0

7,8211

2461,8

37,4978

12,166

16,793

957,7

0,10

0,1

0,02

0,1

0,1

0,1

50,0

50,710

2624,9

27,2272

12,795

17,784

1557,5

1,00

6,1

0,03

0,2

0,1

0,8

100,0

71,233

3002,2

24,3213

13,270

17,503

2083,8

1,00

18,6

0,07

0,2

0,1

1,0

T=350,0 K

0,1

0,06924

5568,9

67,0928

10,505

14,631

1418,7

0,04

0,1

0,01

0,1

0,1

0,1

5,0

3,3741

5596,1

50,9285

10,539

14,721

1457,8

0,04

0,1

0,01

0,1

0,1

0,1

50,0

27,142

5898,6

41,2867

10,826

15,134

1816,5

0,04

0,3

0,01

0,1

0,1

0,1

100,0

44,639

6281,7

38,3817

11,097

15,265

2174,3

0,04

0,6

0,01

0,1

0,1

0,1

T=600,0 K

0,1

0,04040

9204,7

74,9329

10,424

14,549

1859,1

0,50

0,1

0,03

0,1

0,1

0,1

5,0

1,9874

9243,8

58,7959

10,444

14,572

1889,0

0,50

0,3

0,04

0,1

0,1

0,1

50,0

17,360

9608,3

49,2942

10,611

14,712

2153,2

0,50

2,5

0,04

0,1

0,1

0,2

100,0

30,565

10018,0

46,4480

10,777

14,788

2421,4

0,50

5,4

0,04

0,1

0,1

0,2

T=1000,0 K

0,1

0,02424

15093,7

82,4440

10,870

14,995

2385,7

1,00

0,1

0,06

0,1

0,1

0,1

5,0

1,2005

15137,0

66,3128

10,882

14,998

2407,6

1,00

0,5

0,07

0,1

0,1

0,1

50,0

11,063

15529,2

56,8489

10,979

15,024

2600,7

1,00

4,8

0,08

0,1

0,1

0,2

100,0

20,411

15955,4

54,0251

11,078

15,040

2801,0

1,00

10,0

0,07

0,1

0,1

0,2

Библиография

[1]

ГСССД 391-2021. Параводород жидкий и газообразный. Плотность, энтальпия, энтропия, изохорная, изобарная теплоемкости и скорость звука при температурах от 14 K до 1000 K и давлениях до 100 МПа. - М: ФГУП "ВНИИМС", 2021. - 36 с.

УДК 546.11: 537.7:006.354

ОКС 07.030

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

Превью ГОСТ Р 8.1002-2021 Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные справочные данные. Параводород жидкий и газообразный. Плотность, энтальпия, энтропия, изохорная, изобарная теплоемкости и скорость звука при температурах от 14 K до 1000 К и давлениях до 100 МПа