Computer simulation of the thermodynamic properties of high-temperature chemically-reacting plasmas
Notice bibliographique
Résumé
The Reaction Ensemble Monte Carlo (REMC) computer simulation method [W. R. Smith and B. Tříska, J. Chem. Phys. 100, 3019 (1994)] is employed to predict the thermodynamic behavior of chemically reacting plasmas using a molecular-level model based on the underlying atomic and ionic interactions. Unlike previous plasma simulation studies, which were restricted to fairly simple systems of fixed composition, the REMC approach is able to take into account the effects of the ionization reactions. In the context of the specified molecular model, the computer simulation approach gives an essentially exact description of the system thermodynamics. We develop and apply the REMC method for the test case of a helium plasma. We calculate plasma compositions, molar enthalpies, molar volumes, molar heat capacities, and coefficients of cubic expansion over a range of temperatures up to 100 000 K and pressures up to 400 MPa. We elucidate the contributions of the Coulombic forces, ionization-potential lowering, and short-ranged interactions to the thermodynamic properties. We compare the results with those obtained using macroscopic-level thermodynamic approximations, including the ideal-gas (IG) and the Debye–Hückel (DH) approaches. For the helium plasma, the short-ranged forces are found to be relatively unimportant, but we expect these to be important for molecular systems. The DH theory is always more accurate than the IG approximation. The DH theory yields compositions that slightly underpredict the overall degree of ionization. For the molar heat capacity and the coefficient of cubic expansion, the DH theory is accurate at lower pressures, but at 400 MPa yields results that are up to 40% in error for the molar heat capacity.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
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