Üç durumlu ikili gaz-sıvı örgü modellerinde kritik çizgilerin incelenmesi
Study of the critical lines in three statesbinary bas-liquid lattice models
Yazar: MUSTAFA GENÇASLAN
Danışman: PROF.DR. MUSTAFA KESKİN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1995
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Ayrıştırma = Decomposition ; Kritik bölge = Critical region ; Örgü modelleri (Fizik) = Lattice models (Physic)

Özet:
ÖZET ÜÇ DURUMLU 1KÎLÎ GAZ-BIVI ÖRGÜ MODELLERİNDE KRÎ Tî K C t ZGÎ LERÎ N î NCELENMESÎ M. GENÇ ASLAN Bir çok alanda karışımların (özellikle kritik ve superkritik bölgede) önemi gittikçe artmaktadır, özellikle SUperkritik Akış kan Çıkarımı (SAÇ) ve SUperkritik Akışkan Kromotografisi (SAK) gibi yeni ayrıştırma tekniklerinin yanı sı ra yağ ve akaryakıt en düstrisinde, kimyada, jeoloji ve mineralojide hayati önemdedir. Eğer bir karışımın faz davranışı ile ilgilenil irse, birarada bu lunma eğrilerinin incelenmesi gereklidir. Bununla beraber, sis temin genel davranışı, kritik çizginin biçimi ile iyi tanımla nır. î lk olarak, karışımlar, homojen karışımların temel termodinamik bağıntıları ve ikili gaz- sı vı sistemlerin faz diyagramları sı nıflandırmasında oldukça yaygın olarak kullanılan Scott ve van Konynenburg sınıflandırması hakkında genel bilgi verildi. Bun- -V-ların yanı sı ra, ikili gaz-sıvı karışımlarda faz geçişlerinin meydana geldiği özel noktalar tanıtıldı. Bunları takiben» bir kaç, iyi bilinen sı ki «ti rı labilir ikili gaz-sıvı örgü modelleri verildi ki bunlar, Schouten, ten Beldam ve Trappeniers ' in örgü- gaz modeli, polimer çözeltiler için Flory-Huggins Tompa modeli ve ikili karışımlar için van der Waal s denklemidir. İkinci alarak, Schouten ten Seldam ve Trappeniers 'in örgü- gaz modeli, polimer karışımları için geliştirildi ve Polmix modeli., olarak adlandırdık. Bu model, herbir örgü noktası üzerinde Uç. seçimi kabul eder s birinci tip molekül, ikinci tip molekül ve boşluk. Moleküler alan yaklaş-i mı nda bu model, bir ikili gaz- sıvı sistemi tanımlar. Flory'yi müteakiben, birkaç, örgü noktasını iş gal eden moleküller gerçeğini ifade etmek için ilave bir para metre olarak r zincir uzunluğu ortaya atıldı. Biz, aynı zamanda, buhar fazının da mevcudiyetinde polimer karışımları tasvir etmek iç-in iki Flory zincir uzunluğu parametresi tanımladık. Kritik çizginin kendi Uzerinden-geçer hale geldiği şartlar verildi ve bu noktanın koordinatları için kesin ifadeler elde edildi. Yukarıda bahsedilen modeller ve Polmix modeli için kritik çizgi ler >t1~x£» P~T ve T- x düzleminde de verildi. Tüm modeller için elde edilen P- T diyagramları, Scott ve van Konynenburg ikili gaz- sı vı faz diyagram sınıflandırmasına göre tartışıldı. Son olarak, ikili karışımların faz diyagramları ndaki kritik çiz gilerde kapalı döngülerin meydana çıkmasını inceledik. Bu olay için bazı gerekli şartları verdik. Scott ve van Konynenburg sı nıflandırmasında Tip VI 'da tasvir edildiği gibi serbest kritik döngUler ve kalkan bölgesinde elde edilen "tutturulmuş". kritik döngüler olmak üzere bir ayrım yapıldı. Birinci tip ve ikinci tip için genel bir teori verildi ve örgü-gaz modelinden elde edilen sonuçlarla açıklandı. -VI-

Abstract:
ABSTRACT STUDY OF THE CRITICAL LINES IN THREE STATES BINARY GAS-LIQUID LATTICE MODELS M. GENÇ ASLAN Mixtures (especially in the critical and supercritical region) are of increasing significance for many fields. They are of fun damental importance in geology and mineralogy, in chemistry, in the oil and gas industries as well as for some new separation techniques, especially in Supercritical Fluid Extraction (SFE) and Supercritical Fluid Chromatography (SFC). If one is interested in the phase behaviour of a mixture, a study of the coexistence curves is needed. The general behaviour of the system is, however, well demonstrated by the form of the the critical line. In this thesis first, mixtures, and the basic thermodynamics relationships of the homogeneous mixtures and also the general knowledge of the Scott and van Konynenburg 's classifications which is commonly used in the classifications of the phase dia grams of the binary gas-liquid systems are given. In addition, the special points where the phase transitions in the binary -VII-gas-liquid mixtures occur are presented briefly. Following these, the knowledge of several well-known compressible binary gas- liquid models, which are the lattice gas model of Schouten, ten Beldam and Trappeniers, the Flory-Huggins Tompa model for polymer solutions, and the van der Waals equation for binary mixtures, is given. Second, the lattice gas model of Schouten, ten Seldam and Trap peniers is extended to mixtures of polymers and we call the Pol- mix model. This model allows for three options on each lattice sites a molecule of type one, a molecule of type two and a hole. It describes a binary gas- liquid system in the molecular field approximation. Following Flory, the chain length r is introduced as additional parameter in order to express the fact that the the molecules occupy several lattice sites. We also introduce two chain length parameters in order to describe polymer mix tures in the presence of their vapor phase. The conditions un der which the critical line becomes self-crossing are given and an explicite expression is obtained for the coordinates of this point. The critical lines are given for the models which mentioned a- bove and the Polmix model in the x^x^, P- T and also T-x planes. The P-T diagrams which are obtained for all models are discussed according to Scott and van Konynenburg binary gas-liquid phase diagram classifications. Finally, we investigate the condition for appearance of closed loops in critical lines in the phase diagrams of binary mix tures. We give some of necessary requirements for this phenome non. A distinction is made between free critical loops, as de^ scribed by type VI in the Scott and van Konynenburg classifica tion, and "rooted" critical loops, as found in the shield regio* A general theory is given for the first type and the second type and explained with the results obtained from the lattice gas model. -VIII-