Modification of the Van der Waals equation for describing the thermodynamic properties of liquid water

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

In the point of view of liquid water as a real gas, the Van der Waals equation of state is modified for describing isotherms, isochores, and isobars of liquid water in a wide range of pressures and temperatures. The new thermal equation provides a standard transition to thermodynamics with the reproduction of internal energy 𝑈, free energy 𝐹, heat capacity 𝐶V and entropy 𝑆.

About the authors

A. A. Volkov

Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

S. V. Chuchupal

Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: MirrorMan@yandex.ru
Moscow, Russia

References

  1. Van der Waals J.D. Over de Continuiteit van den Gas-en Vloeistoftoestand (On the Continuity of the Gas and Liquid State). Doctoral. diss. Leiden: Univer. Leiden, 1873. 135 p.
  2. Мелвин-Хьюз Э.А. Физическая химия. М.: Издво иностр. лит-ры, 1962. 1148 с.
  3. Матвеев А.Н. Молекулярная физика. М.: Высшая школа, 1981. 400 с.
  4. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Том II. Термодинамика и молекулярная физика. М.: Физматлит, 2005. 544 с.
  5. Эткинс П., де Паула Дж. Физическая химия. Ч. 1. Равновесная термодинамика: пер. с англ. М.: Мир, 2007. 494 с.
  6. Kontogeorgis G.M., Economou I.G. // J. Supercrit. Fluids. 2010. V. 55. No. 2. P. 421.
  7. Петрик Г.Г. // Вестн. Новгород. гос. ун-та. 2017. № 5(103). С. 36.
  8. Петрик Г.Г. // Мониторинг. Наука и технологии. 2020. № 1(43). С. 54.
  9. Kontogeorgis G.M., Liang X., Arya A., Tsivvintzelis I. // Chem. Engin. Sci. X. 2020. V. 7. Art. No. 100060.
  10. König M., Weber Sutter M. // Chem. Ing. Tech. 2022. V. 94. No. 4. P. 493.
  11. Kontogeorgis G.M., Privat R., Jaubert J.-N. // J. Chem. Engin. Data. 2019. V. 64. No. 11. P. 4619.
  12. Wagner W., Pruß A. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 2002. V. 31. No. 2. P. 387.
  13. Нигматулин Р.И., Болотнова Р.Х. // Теплофиз. высок. темпер. 2011. Т. 49. № 2. С. 310
  14. Nigmatulin R.I., Bolotnova R.Kh. // High Temp. 2011. V. 49. No. 2. P. 303.
  15. Guo T., Hu J., Mao S., Zhang Z. // Phys. Earth Planet. Inter. 2015. V. 245. P. 88.
  16. Du G., Hu J. // Int. J. Greenhouse Gas Control. 2016. V. 49. P. 94.
  17. Giglio F., Landolfi G., Martina L., Moro A. // J. Phys. A. Math. Theor. 2021. V. 54. No. 40. Art. No. 405701.
  18. Mishima O., Sumita T. // J. Phys. Chem. B. 2023. V. 127. No. 6. P. 1414.
  19. Quiñones-Cisneros S.E., Zéberg-Mikkelsen C.K., Stenby E.H. // Fluid Phase Equilib. 2000. V. 169. No. 2. P. 249.
  20. Мингалев И.В., Орлов К.Г., Мингалев В.С. // Изв. РАН. Сер. физ. 2022. Т. 86. № 3. С. 445
  21. Mingalev I.V., Orlov K.G., Mingalev V.S. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2022. V. 86. No. 3. P. 364.
  22. Feistel R., Hellmuth O. // Oceans. 2024. V. 5. No. 2. P. 312.
  23. Moro A. // Ann. Physics. 2014. V. 343. P. 49.
  24. Lozano E., Aslam T., Petr V., Jackson G.S. // AIP Conf. Proc. 2020. V. 2272. No. 1. Art. No. 070030.
  25. Dymond J.H., Malhotra R. // Int. J. Thermophys. 1988. V. 9. No. 6. P. 941.
  26. Анисимов М.А., Рабинович В.А., Сычев В.В. Термодинамика критического состояния индивидуаль-ных веществ. М.: Энергоатомиздат, 1990. 190 с.
  27. Powers J.M. Lecture Notes on Thermodynamics. Notre Dame: University of Notre Dame, 2024. 438 p.
  28. Шиллинг Г. Статистическая физика в примерах. М.: Мир, 1976. 432 с.
  29. Brazhkin V.V., Trachenko K. // Phys. Today. 2012. V. 65. No. 11. P. 68.
  30. Henderson D., Holovko M., Nezbeda I., Trokhymchuk A. // Cond. Matter Phys. 2015. V. 18. No. 1. Art. No. 10101.
  31. Volkov A.A., Artemov V.G., Pronin A.V. // EPL. 2014. V. 106. No. 4. Art. No. 46004.
  32. Volkov A.A., Chuchupal S.V. // J. Molec. Liquids. 2022. V. 365. Art. No. 120044.
  33. Stillinger F.H. // Science. 1980. V. 209. No. 4455. P. 451.
  34. Zhao L., Ma K., Yang Z. // Int. J. Mol. Sci. 2015. V. 16. No. 4. P. 8454.
  35. Moran M.J., Shapiro H.N., Boettner D.D., Bailey M.B. Fundamentals of Engineering Thermodynamics. Ho-boken: John Wiley & Sons, 2011. 1004 p.
  36. Volkov A.A., Chuchupal S.V. // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. No. 6. Art. No. 5630.
  37. Kell G.S. // J. Chem. Engin. Data. 1975. V. 20. No. 1. P. 97.
  38. Volkov A.A., Chuchupal S.V. // Ferroelectrics. 2021. V. 576. No. 1. P. 148.
  39. Marcus Y. // Chem. Rev. 2013. V. 113. No. 8. P. 6536.
  40. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 1. Механика. М.: Наука, 1988. 216 с.
  41. Слэтер Дж. Электронная структура молекул. М.: Мир, 1965. 588 с.
  42. https://water.lsbu.ac.uk/water/water_anomalies.html
  43. Cho C.H., Singh S., Robinson G.W. // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 76. No. 10. P. 1651.
  44. Bandyopadhyay D., Mohan S., Ghosh S.K., Choudhury N. // J. Phys. Chem. B. 2013. V. 117. No. 29. P. 8831.
  45. Алешкевич В.А. Курс общей физики. Молекулярная физика. М.: Физматлит, 2016. 312 с.
  46. Von Röntgen W.C. // Ann. Phys. Chem. 1892. V. 281. No. 1. P. 91.
  47. Frank H.S., Wen W.-Y. // Discuss. Faraday Soc. 1957. V. 24. P. 133.
  48. Nilsson A., Pettersson L.G.M. // Nature Commun. 2015. V. 6. Art. No. 8998.
  49. Ansari N., Dandekar R., Caravati S. et al. // J. Chem. Phys. 2018. V. 149. No. 20. Art. No. 204507.
  50. Da Cruz V.V., Gel’mukhanov F., Eckert S. et al. // Nature Commun. 2019. V. 10. Art. No. 1013.
  51. Волков А.А., Чучупал С.В. // Изв. РАН. Сер. физ. 2023. Т. 87. № 10. С. 1468
  52. Volkov A.A., Chuchupal S.V. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. V. 87. No. 10. P. 1498.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences