Термодинамические функции трехатомных молекул. Аналитическое представление

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Дано аналитическое представление термодинамических функций нелинейных трехатомных молекул в замкнутой форме. Выведены аналитические формулы колебательных и вращательных статистических сумм. Приближения связанных нелинейных осцилляторов и асимметричного волчка используются для расчета этих статистических сумм. Верхние границы колебательных квантовых чисел и поведение термодинамических функций в зависимости от температуры даются на графиках и подробно обсуждаются для воды как тестовой системы. Надежность аналитического метода проверена сравнением с экспериментальными данными и с методом прямого суммирования, в котором используются теоретические значения энергетических уровней. Аналитический подход гораздо более эффективен, чем метод явного суммирования по состояниям.

Full Text

Restricted Access

About the authors

М. Л. Стрекалов

Институт химической кинетики и горения, Сибирское отделение РАН

Author for correspondence.
Email: strekalov@kinetics.nsc.ru
Russian Federation, Новосибирск

References

  1. Song X.Q., Wang C.W., Jia C.S. //Chem. Phys. Lett. 2017.V.673. P. 50.
  2. Jia C.J., Zhang L.H., Wang C.W. // Chem. Phys. Lett. 2017. V. 667. P. 211.
  3. Tang B., Wang Y.T., Peng X.L., Zhang L.H., Jia C.J. // J. Mol. Structure 2020. V. 1199. P. 126958.
  4. Louis H., Ita B.I., Nzeata N.I. //Eur. Phys. J. Plus 2019. V. 134. P. 315.
  5. Diaf A., Hachama M., Ezzine M.M. //Mol. Phys. 2023. V. 121. P. 2198045.
  6. Onate C.A., Onyeaju M.C., Okorie U.S., Ikot A.N. //Results in Physics 2020. V. 16. P. 102959.
  7. Стрекалов М.Л. //Журн. физ. Химии. 2005. Т. 79. С. 571. (Strekalov M.L. // Rus. J. Phys. Chem. 2005. V. 79. P. 483).
  8. Strekalov M.L. //Chem. Phys. Lett. 2007. V. 439. P. 209.
  9. Strekalov M.L. //Ibid. 2021. V. 764. P. 138262.
  10. Strekalov M.L. // Comput. Theor. Chem. 2021. V. 1202. P. 113337.
  11. Liu G.H., Ding Q.C., Wang C.W., Jia C.S. //J. Mol. Structure 2023.V. 1294. P. 136543.
  12. Liu G.H., Ding Q.C., Wang C.W., Jia C.S. //Chem. Phys. Lett. 2023.V. 830. P. 140788.
  13. Wang C.W., Wang J., Liu Y.S., et al. // J. Mol. Liquids. 2021. V. 321. P. 114912.
  14. Dong Q., Garsía Hernández H.I., Sun G.H., Toutounji M., Dong S.H. // Proc. Roy. Soc. A 2020. V. 476. P. 20200050.
  15. Sarkar P., Poulin N., Carrington T. // J. Chem. Phys. 1999. V. 110. P. 10269.
  16. Osipov V.M. // Mol. Phys. 2004. V. 102. P. 1785.
  17. NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69. https://doi.org/10.18434/T4D303
  18. Dardy P.S., Dahler J.S. //J. Chem. Phys. 1990. V. 93.P. 3562.
  19. Prudente F.V., Riganelli A., Varandas A.J.C. //J. Phys. Chem. A 2001.V. 105, P. 5272.
  20. Nielson H.H. // Rev. Mod. Phys. 1951. V. 23. P. 90.
  21. Гурвич Л.В., Вейц И.В., Медведев В.А. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Т. 1. Кн. 1. М.: Наука, 1978. (Gurvich L.V., Veyts I.V., Alcock C.B. Thermodynamic Properties of Individual Substances.V. 1. 4th edn. N.Y.: Hemisphere, 1991.
  22. Qin Z., Zhao J.M., Liu L.H. // JQSRT 2018. V. 210. P. 1.
  23. Irwin A.W. //Astron. Astrophys. 1987. V. 182. P. 348.
  24. Wolf K.B. Integral Transforms in Science and Engineering N.Y.: Plenum Press, 1979.
  25. Watson J.K.G. // Mol. Phys. 1988. V. 65. P. 1377.
  26. NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69. 2017. http://Webbook.nist.gov/chemistry
  27. Martin J.M.L., François J.P., Gijbels R. // J. Chem. Phys. 1992. V. 96. P. 7633.
  28. Harris G.J., Viti S., Mussa H., Tennyson J. // J. Chem. Phys. 1998. V. 109. P. 7197.
  29. Vidler M., Tennyson J. // J. Chem. Phys. 2000. V. 113. P. 9766.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Definition without rotational dissociation energy D for water. Degenerate vibrations are absent. Upper limits of vibrational quantum numbers are N1=12, N2=47, N2=11; ν is the vibrational quantum number, ΔE is the vibrational energy.

Download (107KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Statistical sum Qvr for water as a function of temperature compared with that calculated by Vidler and Tennyson [29].

Download (99KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependence of heat capacity Cp (J/mol K) on temperature for water. Predicted values ​​are compared with experimental data [26].

Download (67KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Comparison of calculated values ​​with experimental data [26] on the graph of molar entropy (J/(mol K)) versus temperature.

Download (70KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Comparison of calculated values ​​with experimental data [26] on the graph of molar enthalpy H(T) – H(298.15) (kJ/mol) versus temperature.

Download (67KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Dependence of the Gibbs free energy –(G(T) – H(298.15))/T (J/(mol K)) on temperature in comparison with experimental data [26].

Download (66KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences