بررسي نظري معادله حالت مخلوط دوتایی کروی سخت - دانلود رایگان



دانلود رایگان مسئله انحلال پذیری متقابل به عنوان تابعي از نسبت اجزای سازنده[1]، دما و فشار در يك مخلوط براي طراحي دستگاهی جهت جداسازي يا تركيب(تشكيل) يك فاز همگن بسيار م

دانلود رایگان
بررسي نظري معادله حالت مخلوط دوتایی کروی سخت ايزوتوپهاي هيدرو‍‍‍‍ژنwordچکیده
نظريه اختلال مكانيك آماري انتخاب مناسبي براي محاسبة معادلة حالت مخلوط دوتايي در گستره وسيعي از دما و چگالي مي­باشد. اجزاء تشكيل دهنده مخلوط توسط پتانسيل دو جمله­اي شامل دافعة كوتاه برد و جاذبة بلند برد exp-6 باكينگهام باهم برهمكنش مي­كنند. از آنجاييكه دوتريوم و تريتيوم عناصري سبك مي­باشند، اثر كوانتمي توسط تصحيح مرتبه اول در قالب بسط ويگنر-كريكوود اعمال مي­شود. در اين پژوهش از تابع توزيع شعاعي استفاده نموديم كه در دما و چگالي بالا نتايج قابل قبولي مي­دهد. علاوه بر اين ما تأثير مقادير مختلف چگالي­، دما و كسر مولي تريتيوم را بر روي خواص مخلوط - بر پايه نظريه اختلال مكانيك آماري مورد مطالعه قرار داده­ايم. در انتها، معادلة حالت مخلوط - در بازه وسيعي از چگالي و دما پيشبيني شده است.
واژه­ های کلیدی:
روش اختلال مكانيك آماري، پتانسيل exp-6 باكينگهام، معادلة حالت، مخلوط مايع، تابع توزيع شعاعي.
فهرست مطالب
فهرست شکل ها
شکل3-11- انرژی داخلي كل بر حسب چگالی کاهش یافته در محدوده دمایی50 تا 300 درجه کلوین برای مخلوط دوتریوم- تریتیوم.92
شکل3-12- فشار بر حسب چگالی کاهش یافته در محدوده دمایی 500 تا 2500 در جه کلوین برای مخلوط دوتریوم و تریتیوم.92
شکل3-13- فشار بر حسب چگالی کاهش یافته در دمای 100 در جه کلوین برای مخلوط دوتریوم و تریتیومدر کسرهای مولی مختلف.93

2 پارامترهای ثابت برای پتانسیل دوبل يوكاوا مخلوط ایزوتوپهای هیدروژن و هليوم [72] ..........................................74
مقدمه: مسئله انحلال پذیری متقابل به عنوان تابعي از نسبت اجزای سازنده[1]، دما و فشار در يك مخلوط براي طراحي دستگاهی جهت جداسازي يا تركيب(تشكيل) يك فاز همگن بسيار مفید می­باشد. همچنين شرايط با دما و فشار بسيار زياد شرايط لازم براي تحقيق در مورد انفجارهاي چگال را فراهم مي­آورد. محصورسازي اينرسي با تراكم سوخت تا چگالي زياد و زمان محصورسازي بسيار كوتاه روشي متفاوت را براي دستيابي به همجوشي هسته­ای ايجاد مي كند. در اين روش با استفاده از تابش باريكه هاي ليزري پرقدرت و يا ذرات باردار پرانرژي كه از شتابدهنده ها توليد مي شوند، مواد همجوشي كننده را بهم نزديك كرده و احتمال همجوشي را افزايش مي دهند. براي اين منظور ساچمه[2] هاي بسيار كوچك (به قطر 1.0 تا چند ميليمتر) كه حاوي سوخت همجوشي با چگالي حجمي هيدروژن مايع در حدود4.51022 cm-3 و چگالي جرمي حدود 0.2 g .cm-3]1[ هستند، از جهات مختلف و بطور متقارن و همزمان تحت تابش پرتوهاي ليزر با انرژي بالا و يا پالس شديدي از ذرات شتابدار پر انرژي قرار مي گيرند. در دما و فشار خيلي زياد، اندازه­گيري مستقيم به علت شرايط نامطلوب آزمايشگاهي امكان پذير نمي­باشد، از اين رو، يك رهيافت تئوری، در صورتيكه اثرات دما(T) و فشار(P) بوضوح در فرماليزم وارد شود، بر اساس تئوري مخلوط بسيار مورد سودمند است. براي تحت شوك قرار دادن مخلوط مورد نظر بايد معادلة حالت مخلوط معلوم باشد. لذا ما در این کار تحقیقاتی معادلۀ حالت مخلوط مایع در دماي پائين و فشار نسبتا بالا را مورد بررسي قرار داده­ايم.
سيستم مخلوط به علت اهميت زياد از ديدگاه تئوري مورد توجه قرار گرفته است [4-2]. اجزاء سازنده­اي از اين نوع بعنوان موادي كه در دما و فشار زياد خصوصيات مشخصي را بروز دهند شناخته شده­اند، زيرا در فشارهاي زياد اين مخلوط جداشدگي فازي مايع-مايع را بروز مي­دهد. هر دو داراي برهمكنش­هاي­ جاذبه و دافعه پيچيده­اي هستند[5]. از اين رو نيروهاي بين مولكولهاي متفاوت در مخلوط نقش قابل توجهي [7و6] در شكل گيري خصوصيات آنها ایفا مي كند. همچنين به علت جرم پایین اين دو ذره تاثيرات كوانتمي را در دماهاي پائين با اهميت مي­گردد.
ما در این کار تحقیقاتی نظريه اختلال مكانيك آماري [8] را بر روي يك مخلوط دوتايي کروی سخت[3]با تصحيحات لازم براي نيروهاي جاذبه و اثرات كوانتمي مورد مطالعه قرار داده­ايم. شعاع پوسته سخت وابسته به دما است، از اين رو، حلاليت مخلوط را در بازه وسيعي از دما و فشار مي­توان بدست آورد. پتانسیلهای با دافعه ملایم مانند باکینگهام exp-6 حقیقی­تر از پتانسیلهای یوکاوا یا چاه مربعی می­باشد و خواص ترمودینامیکی دقیقی را ارائه می­دهد[8]. از اینرو برای رسم نمودار فاز مخلوط دوتايي مولكولهاي كروي سخت از پتانسیل باکینگهام استفاده کرده­ايم [9]. همچنين برای بررسي اثر كوانتمي، تصحيح مرتبه اول بسط ويگنر-كريكوود[4] [11و10] را اعمال خواهیم کرد. با احتساب بخش­هاي مختلف انرژی آزاد هلمهولتز، ما قادر به ارائه نسخه پيشرفته­تري از معادله حالت براي مطالعه عامل تراكم (Z) و دیگر پارامترهای ترمودینامیکی خواهيم بود. از این فرضيات براي تحقيق اثرات فشار و دما (T , P) روي خواص ترموديناميكي مخلوطدر بازه وسيعي از چگالي و نحوه ترکیب اجزای سازنده آن استفاده خواهيم نمود. علارغم ساختار ساده الكتروني هيدروژن و ايزوتوپهاي آن، توصيف دقيقي از خصوصياتشان در چگاليهاي بالا تحت تراكم شوك و معادله حالت آنها در مخلوط در دست نيست اما به كمك بعضي مدلهاي تقريبي وبا استغاده از تئوري اختلال و وردشي با تصحيح كوانتمي و پتانسيلexp-6 باكينگ هام براي استفاده در معادله شوك هيوگونيت براي مخلوط فوق استفاده نموده­ايم. چن[5] در سالهاي 1999و2006 میلادی با استفاده از روش وردشي معادله حالت مخلوط رابدست آورد و با نتايج تجربي چگالي مايع بدست آمده توسط شبيه سازي و آزمايشات نيلز در1980 مقايسه نمود ونشان داد كه تئوري مورد استفاده با نتايج تجربي تطبيق خوبي دارد. در چند سال گذشته پيشرفت هاي چشم گيري به صورت تئوري و عملي در معادله حالت هيوگونيت دوتريم مايع وهليم توسطابلينگ و بولو[6] در1991 میلادی و انجام گرفت. علي[7]در 2004 میلادی بر روي مخلوط با استفاده از روش اختلال مطالعاتي انجام داده و در مقايسه با نتايج تجربي در محدوده خاص اين روش را تائيد نمود. اما روش هاي تئوريكي هنوز كاملا قادر به توصيف اين عناصر ساده در چگالي هاي بالا نمي­باشند. ما نيز با استفاده از روش هاي فوق به بررسي معادله حالت مخلوط دو ذره ،مي­پردازيم.لذا ابتدا در فصل یک اصول و مبانی همجوشی هسته­ای را شرح داده و ارتباط مطالعۀ انجام شده را با همجوشی بیان می­کنیم. سپس در فصل دوم به شرح اصولي که نظریه مورد استفادۀ ما بر آن استوار است می­پردازیم. در فصل سوم نحوه استفاده از این نظریه در مخلوط مورد نظر را ارائه خواهيم نمود. و در نهايت نتایج خود را با نتايج نظریات دیگر و شبیه سازی مقایسه كرده و پارامترهای ترمودینامیکی دیگر مربوط به مخلوط دوتریوم و تریتیوم را محاسبه می­کنیم.
فصل اول
مبانی همجوشی هسته­اي
فصل اول- مبانی همجوشی هسته­ اي
تولید انرژی به همان روشی که در خورشید انجام مي­گيرد برای مدت های طولانی رؤیای بشر بوده است. از اوایل قرن بیستم، دانشمندان دريافتند که منبع انرژی خورشید-همانند دیگر ستارگان- فرآیندی موسوم به همجوشی هسته­ای می­باشد. تا سال 1950 هنوز فعالیتهای تحقیقاتی مقدماتی در این زمینه شروع نشده بود. اما امروزه کشورهای زیادی از تحقیق در ارتباط با همجوشی در جستجوی منبعی برای تولید انرژی پشتيباني می­کنند. انجام چنین تحقیقاتی بطور فزاینده­ای مهم است، زیرا مسئلۀ بحران انرژی روز به روز به موضوعی مهمتر بدل می­شود.
امروزه استفاده از همجوشی بعنوان يكي از راه حل­هاي بحران انرژي مطرح است. بخصوص به این دليل که مزیت های عدم آلودگي محیط زيست را در مقایسه با سوزاندن زغالسنگ و نفت یا رأكتورهاي شكافت هسته­اي را داراست. همجوشی از این جهت که سوخت همجوشی قابل استخراج از آب دریاست، بسیار جذاب است، به طوريكه برای بیشتر کشورهاي در جهان بطور مستقیم قابل دسترسی می­باشد.
اگرچه پیشرفت های چشمگیری در علم همجوشی و تکنولوژی صورت گرفته، تا كنون هیچ رآکتور همجوشی در حال کار نیست. به عنوان اولین گام جهت درک همجوشی به روش محصورسازی لختی، ما به این سؤال که چگونه خورشید انرژی تولید می­کند رجوع خواهیم نمود.کلید واکنشهای همجوشی هسته­ای و آزادسازی انرژی، در تعبيرات انرژي بستگی نهفته است. انیشتین نشان داد که جرم و انرژی توسط رابطه زیر با هم ارتباط دارند:
(1-1)
بنابراین ما با جرم هسته ها شروع می­کنیم. مطابق با درک كنوني ما، جرم یک هسته در يك ديدگاه نيم كلاسيكي توسط فرمول نیمه تجربی زير توصیف می­گردد:



دریافت فایل
جهت کپی مطلب از ctrl+A استفاده نمایید نماید





مقاله


پاورپوینت


فایل فلش


کارآموزی


گزارش تخصصی


اقدام پژوهی


درس پژوهی


جزوه


خلاصه