물리학과열역학에서 주의 Redlich-Kwong방정식은 가스의 온도, 압력, 부피와 관련된 경험적이고 대수적인 방정식이다.그것은 일반적으로 반 데르 발스방정식과 임계 온도 이상의 이상적인 기체 방정식보다 더 정확하다.1949년 오토 레들리치와 조셉 텡 쿤에 의해 공식화되었다.[1][2]그것은 2-모수 세제곱 방정식이 많은 상황에서 현실을 잘 반영할 수 있다는 것을 보여주었고, 당시 사용되었던 훨씬 더 복잡한 비티-브릿지만 모델과 베네딕트-웹-루빈 방정식과 나란히 서 있었다.Redlich-Kwong 방정식은 더 많은 화합물의 기체 위상 특성 예측과 증기-액체 평형을 포함한 더 낮은 온도에서의 더 나은 시뮬레이션 조건 측면에서 정확성을 향상시키기 위해 많은 수정과 수정을 거쳤다.
일반적으로 매력적인 크로스 용어는 한 개별 용어의 기하학적 평균, 즉 다음과 같은 것으로 가정한다.
이 경우 매력적인 용어에 대해 다음과 같은 방정식이 제공된다.
여기서 A는i 혼합물의 i번째 성분을 나타내는 A 용어다.
역사
요하네스 디데릭 반 데르 바알스가 1873년에 공식화한 반 데르 바알스 방정식은 일반적으로 (이상적인 가스 법칙을 넘어) 최초의 다소 현실적인 국가 방정식으로 간주된다.
그러나, 실제 행동에 대한 그것의 모델링은 많은 애플리케이션에 충분하지 않으며, 1949년까지 베티-브리지만과베네딕트-웹-루빈 주립 방정식이 우선적으로 사용되어, 두 가지 모두 반 데르 발스 방정식보다 더 많은 매개변수를 포함한다.[3]레드리히-쿵 방정식은 레드리치와 쿤이 둘 다 캘리포니아 에머리빌의 쉘 개발 회사에서 일하면서 개발했다.쿤은 1944년에 Shell에서 일하기 시작했는데, 그곳에서 오토 레들리히가 1945년에 이 그룹에 합류했을 때 만났다.이 방정식은 Shell에서의 작업에서 비롯되었다 - 그들은 그들이 작업하고 있던 기체의 압력, 부피 및 온도를 쉽게 대수적으로 연관시킬 수 있는 방법을 원했다 - 대부분 극성이 아닌 탄화수소와 약간 극성을 이루는 탄화수소가스(Redlich-Kwong 방정식은 수소 결합 가스의 경우 덜 정확하다).제14차 미국화학회총회의 일환으로 1948년 미국 오레곤주 포틀랜드에서 열역학 및 해결책의 분자구조에 관한 심포지엄에서 공동으로 발표되었다.[4]많은 실제 가스를 모델링하는 데 있어서 Redlich-Kwong 방정식의 성공은 입방체, 2-모수 상태 방정식이 적절하게 구성된다면 적절한 결과를 제공할 수 있다는 것을 보여준다.그들이 그러한 방정식의 실행 가능성을 입증한 후, 다른 많은 사람들은 유사한 형태의 방정식을 만들어 Redlich와 Kwong의 결과를 개선하려고 노력했다.
파생
그 방정식은 본질적으로 경험적이다 - 파생은 직접적이거나 엄격하지 않다.Redlich-Kwong 방정식은 Van der Waals 방정식과 매우 유사하며 매력적인 용어만 약간 수정될 뿐이며, 이 용어는 온도 의존성을 부여한다.고압에서 모든 기체의 부피는 기체 분자의 크기와 관련된 어떤 유한한 부피에 접근한다.이 부피는 방정식의 b에 반영된다.이 볼륨이 약 0.26Vc(여기서 V는c 임계점에서의 볼륨)인 것은 실증적으로 사실이다.이 근사치는 많은 작은 비극성 화합물에 매우 적합하다 – 값의 범위는 약 0.24V와c 0.28V이다c.[5]방정식이 고압에서 부피의 좋은 근사치를 제공하기 위해서는 다음과 같이 구성되어야 했다.
방정식의 첫 번째 항은 이러한 고압적인 행동을 나타낸다.
두 번째 학기는 분자가 서로에게 미치는 매력적인 힘을 교정한다.임계 온도와 압력에 관한 a의 기능적 형태는 상대적으로 극성이 아닌 기체에 대해 중간 압력에서 가장 잘 적합하도록 경험적으로 선택된다.[4]
현실적으로
a와 b의 값은 방정식의 모양에 의해 완전히 결정되며 경험적으로 선택할 수 없다.임계점 = c, =
임계점에 대한 열역학적 기준을 적용하고,
=b = {\를 정의하는 일반성의 손실 없이 및= Z T / 은(는) 3개의 제약 조건을 제시하며,
b'와 Z가c 양수여야 하는 동시에 이러한 문제를 해결할 수 있는 방법은 다음과 같다.
수정
Redlich-Kwong 방정식은 일반적으로 잘 되는 증기 단계에서 작은 극성 분자의 특성을 예측하기 위해 설계되었다.그러나 이를 다듬고 개선하려는 다양한 시도의 대상이 되어 왔다.1975년, 레드리히 자신은 더 많은 극성 분자뿐만 아니라 오랫동안 연결된 두 분자의 행동을 더 잘 모형화하기 위해 세 번째 매개변수를 추가하는 상태 방정식을 발표했다.그의 1975년 방정식은 원래 방정식의 수정이라기보다는 새로운 상태 방정식의 재발명이라 할 수 있었고, 또한 원래 방정식이 발표될 당시에는 이용할 수 없었던 컴퓨터 계산을 이용하기 위해 공식화되었다.[5]다른 많은 사람들은 경쟁하는 상태의 방정식, 즉 원래의 방정식에 대한 수정, 또는 형태가 상당히 다른 방정식을 제공했다.방정식을 크게 개선하려면 매개변수, 특히 a가 온도에 따라 달라져야 한다는 것이 1960년대 중반에 인식되었다.1966년 초에 바너는 Redlich-Kwong 방정식이 0에 근접한 아신성 인자(Ω)를 가진 분자에 가장 적합하다고 언급했다.따라서 그는 다음과 같은 매력적인 용어를 수정할 것을 제안하였다.
어디에
α는 원래 Redlich-Kwong 방정식에서 매력적인 용어다.
γ은 Ω과 관련된 파라미터로, Ω = 0의 경우 = = 0이다.
곧 유체의 증기-액체 평형(VLE) 특성뿐만 아니라 유체의 증기-액체 평형(Vircum-liquid 평형) 특성도 잘 모델링할 수 있는 방정식을 얻는 것이 바람직해졌다.[3]아마도 Redlich-Kwong 방정식의 가장 잘 알려진 적용은 1961년 Chao와 Seader가 개발한 VLE 모델에 사용된 탄화수소 혼합물의 가스 푸가스를 계산하는 데 있었을 것이다.[3][7]그러나, Redlich-Kwong 방정식이 증기-액체 평형을 모형화하는데 있어서 스스로 일어서기 위해서는 보다 실질적인 수정이 필요했다.이러한 수정 중 가장 성공적인 것은 1972년에 제안된 방정식의 Soave 수정이다.[8]소베의 수정은 원래 방정식의 매력적인 용어인 분모에서 발견되는1/2 T 파워를 보다 복잡한 온도 의존적 표현으로 대체하는 것을 포함했다.그는 그 방정식을 다음과 같이 제시했다.
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