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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».