ГОСТ Р 8.998-2021 Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные справочные данные. Толуол жидкий и газообразный. Плотность, энтальпия, энтропия, изохорная и изобарная теплоемкости и скорость звука при температурах от 180 K до 700 К и давлениях до 100 МПа

    ГОСТ Р 8.998-2021

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

СТАНДАРТНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

Толуол жидкий и газообразный. Плотность, энтальпия, энтропия, изохорная и изобарная теплоемкости и скорость звука при температурах от 180 K до 700 К и давлениях до 100 МПа

State system for ensuring the uniformity of measurements. Standard reference data. Toluene, liquid and gaseous. Density, enthalpy, entropy, isochoric and isobaric heat capacities and speed of sound at temperatures from 180 K up to 700 K and pressures up to 100 MPa

ОКС 07.030

Дата введения 2021-12-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Главным научным метрологическим центром "Стандартные справочные данные о физических константах и свойствах веществ и материалов" (ГНМЦ "ССД")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 180 "Государственная служба стандартных справочных данных"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ

Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 мая 2021 г. N 432-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в

статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации ". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет ()

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на жидкий и газообразный толуол и устанавливает методы расчетного определения значений стандартных справочных данных по плотности

, энтальпии

h

, энтропии

s

, изохорной теплоемкости

, изобарной теплоемкости

, скорости звука

w

как в однофазных областях (газ, жидкость и флюид), так и на линии фазового перехода газ - жидкость (линии насыщения), а также значений давления на линии насыщения

.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.566 Государственная система обеспечения единства измерений. Межгосударственная система данных о физических константах и свойствах веществ и материалов. Основные положения

ГОСТ Р 8.614 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная служба стандартных справочных данных. Основные положения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Общие положения

Стандартные справочные значения (

ГОСТ Р 8.614 ,

ГОСТ 8.566

)

,

h

,

s

,

,

,

w

и

рассчитаны по единому для жидкой и газовой фаз фундаментальному уравнению состояния (ФУС) - зависимости свободной энергии (функции Гельмгольца)

F

от плотности

и температуры

T

, (1)

где

f

,

и

- безразмерные полная свободная энергия, идеально-газовая и неидеальная составляющие свободной энергии соответственно;

- относительная плотность,

;

- относительная температура,

.

Значения плотности

и температуры

толуола в критической точке приведены в таблице А.1 приложения А.

Уравнение для идеально-газовой составляющей свободной энергии имеет следующий вид:

. (2)

Коэффициенты

и параметры

уравнения (2) приведены в таблице А.3 приложения А.

Уравнение для неидеальной составляющей свободной энергии имеет следующий вид:

. (3)

где

. (4)

В формулах (3) и (4)

- коэффициенты уравнения состояния, значения которых вместе с показателями степеней

,

,

и параметрами

, приведены в таблице А.2 приложения А.

Плотность

в однофазных областях при заданных значениях давления

p

и температуры

T

определяют из решения следующего уравнения

, (5)

где

;

.

Значения давления

и фактора сжимаемости

в критической точке, а также газовой постоянной

R

толуола приведены в таблице А.1 приложения А.

Плотности газовой

и жидкой

фаз на линии насыщения при заданной температуре

T

определяют из условий фазового равновесия в результате решения следующей системы уравнений:

(6)

где

- безразмерная неидеальная составляющая изобарно-изотермического потенциала (потенциала Гиббса)

. (7)

Давление на линии насыщения

определяют по формуле (5) для переменной

.

Энтальпию, энтропию, изобарную и изохорную теплоемкости как в однофазных областях (для

T

и

), так и на линии насыщения (для

T

,

или

T

,

) вычисляют по следующим по формулам:

; (8)

; (9)

; (10)

; (11)

, (12)

где

,

,

- энтальпия, энтропия и изохорная теплоемкость в идеально-газовом состоянии.

Термодинамические свойства в идеально-газовом состоянии определяют по формулам, полученным из

с привлечением табличных данных (см. [1]):

; (13)

; (14)

, (15)

где

;

, и

- функции от

, имеющие следующий вид:

,

. (16)

Коэффициенты

в формулах (13)-(15) и параметры

в (16), а также значения энтальпии

и энтропии

приведены в таблице А.3 приложения А. Значения

и

введены для удобства сравнения с разработанными ранее таблицами стандартных справочных данных по толуолу (см. [1]).

Энтальпия и энтропия идеального газа при

T

=0 K равны нулю. Для энтальпии учитывают также дополнительное значение

401,49 кДж/кг, полученное в результате выполнения условия для внутренней энергии жидкой фазы в тройной точке

0.

Комплексы

в формулах (5)-(12) определяют по следующим соотношениям, полученным из уравнения (3) для

с использованием известных дифференциальных уравнений термодинамики:

; (17)

; (18)

; (19)

; (20)

; (21)

, (22)

где

; (23)

. (24)

Рассчитанные стандартные справочные данные контрольных значений термодинамических свойств толуола на линии насыщения и в однофазной области приведены в таблицах Б.2 и В.1 (приложений Б и В).

4 Расширенные неопределенности расчетных значений стандартных справочных данных по свойствам толуола

Расширенные неопределенности с доверительной вероятностью 95% расчетных значений термодинамических свойств: плотности

, изохорной

и изобарной

теплоемкостей, а также давления на линии насыщения

определяют в соответствии с оценками, приведенными в [1].

Расширенные неопределенности расчетных значений энтальпии

и энтропии

определяют в соответствии с теорией переноса ошибок через

по следующим выражениям:

, кДж/кг; (25)

, %. (26)

В формулах (25)-(26)

и

- расчетные комплексы (20)-(21);

рассчитывают по формуле (15), но без учета

.

Расширенные неопределенности контрольных значений стандартных справочных данных толуола представлены в таблицах Б.2 и В.1 (приложений Б и В), где для всех термодинамических свойств, кроме энтальпии, приведены относительные величины неопределенностей

, %; для энтальпии приведена абсолютная величина

, кДж/кг.

Приложение А

(обязательное)

Основные физические параметры и коэффициенты уравнений для определения значений стандартных справочных данных по свойствам толуола

Таблица А.1 - Основные физические параметры толуола

Физический параметр, размерность	Значение
Молярная масса M, кг/кмоль	92,13842
Газовая постоянная R, кДж/(кг·К)	0,09023893
Параметры в тройной точке:
давление , МПа	0,39393·10
температура , К	178,00
Параметры в критической точке:
давление , МПа	4,126
температура , К	591,75
плотность , кг/м	291,9867
фактор сжимаемости	0,2646269

Таблица А.2 - Коэффициенты, показатели степеней и параметры уравнения для неидеальной составляющей ФУС толуола [см. уравнения (3) и (4)]

J
1	0,96464	1	0,25	0	0
2	-2,7855	1	1,125	0	0
3	0,86712	1	1,50	0	0
4	-0,18860	2	1,375	0	0
5	0,11804	3	0,25	0	0
6	0,25181·10	7	0,875	0	0
7	0,57196	2	0,625	-1	1
8	-0,29287·10	5	1,75	-1	1
9	-0,43351	1	3,625	-1	2
10	-0,12540	4	3,625	-1	2
11	-0,28207·10	3	14,5	-1	3
12	0,14076·10	4	12,0	-1	3

Таблица А.3 - Коэффициенты уравнений (2) и (13)-(16) для термодинамических свойств толуола в идеально-газовом состоянии, энтальпия

и энтропия

i
1	3,5241174832	0
2	1,1360823464	0
3	3,0	0
4	1,6994	0,321082
5	8,0577	1,34685
6	17,059	2,73595
7	8,4567	5,19138
8	8,6423	13,3756
344,90 кДж/кг; 3,8627 кДж/(кг·K)

Приложение Б

(обязательное)

Таблицы контрольных стандартных значений термодинамических свойств толуола на кривой насыщения

Таблица Б.1 - Обозначения и размерности термодинамических свойств и их неопределенностей, представленных в таблицах Б.2 и В.1 приложений Б, В

Наименование показателя	Обозначение	Размерность
Температура	T	К
Давление	P	МПа
Давление насыщения		МПа
Плотность		кг/м
Энтальпия	h	кДж/кг
Энтропия	s	кДж/(кг·К)
Изохорная теплоемкость		кДж/(кг·К)
Изобарная теплоемкость		кДж/(кг·К)
Скорость звука	w	м/с
Относительная неопределенность термодинамических свойств, исключая энтальпию		%
Абсолютное значение неопределенности энтальпии		кДж/кг
Примечание - В таблице Б.2, где представлены контрольные стандартные значения термодинамических свойств (А) толуола на линии насыщения, обозначения А’ и А" - свойства насыщенной жидкости и насыщенного пара соответственно.

Таблица Б.2 - Контрольные стандартные значения термодинамических свойств толуола на кривой насыщения

T				h’	h"	s’	s"
180,00	0,55336Е-07	972,87	0,34067Е-05	2,9	493,4	1,6183	4,3431
	0,30	0,05	0,20	1,1	0,1	0,09	0,01
250,00	0,17649Е-03	906,74	0,78259Е-02	108,2	550,2	2,1114	3,8793
	0,30	0,05	0,20	0,7	0,1	0,05	0,01
300,00	0,41774Е-02	860,44	0,15493Е+00	189,8	601,6	2,4086	3,7811
	0,30	0,05	0,20	0,5	0,1	0,04	0,01
350,00	0,34821Е-01	812,87	0,11238Е+01	279,4	661,4	2,6843	3,7757
	0,05	0,05	0,20	0,4	0,1	0,03	0,01
400,00	0,15731Е+00	762,19	0,46125Е+01	378,0	727,8	2,9470	3,8214
	0,05	0,05	0,20	0,2	0,1	0,03	0,01
500,00	0,11766Е+01	638,14	0,33644Е+02	606,1	868,6	3,4509	3,9760
	0,10	0,05	0,20	0,1	0,2	0,02	0,02
588,00	0,39402Е+01	392,75	0,20131Е+03	870,8	939,9	3,9257	4,0433
	0,15	0,50	0,20	0,6	0,3	0,03	0,02

Окончание таблицы Б.2

T					w’	w"
180,00	1,024	0,600	1,472	0,691	1876,5	136,7
	0,5	0,5	0,5	0,5	1,00	1,00
250,00	1,131	0,849	1,565	0,939	1518,2	157,9
	0,5	0,5	0,5	0,5	1,00	1,00
300,00	1,268	1,046	1,707	1,138	1294,5	171,0
	0,5	0,5	0,5	0,5	1,00	1,00
350,00	1,423	1,248	1,878	1,348	1090,4	181,1
	0,5	0,5	0,5	0,5	1,00	1,00
400,00	1,581	1,450	2,066	1,570	898,1	186,4
	0,5	0,5	0,5	0,5	1,00	1,00
500,00	1,887	1,846	2,529	2,132	516,5	170,9
	0,5	0,5	0,5	0,5	1,00	1,00
588,00	2,238	2,291	10,599	15,358	109,2	96,9
	0,5	0,5	0,5	0,5	2,00	2,00
Примечание - Запись уЕ± n в таблице Б.2 нужно интерпретировать как у 10 .

Приложение В

(обязательное)

Таблицы контрольных стандартных значений термодинамических свойств толуола в однофазной области

Таблица В.1 - Контрольные стандартные значения термодинамических свойств толуола в однофазной области

p		h	s			w
T=180,0 K
0,1	972,91	3,0	1,6182	1,024	1,472	1876,9
	0,05	1,1	0,09	0,5	0,5	1,00
0,5	973,07	3,4	1,6178	1,025	1,472	1878,2
	0,05	1,1	0,09	0,5	0,5	1,00
3,0	974,08	5,5	1,6152	1,026	1,472	1886,3
	0,05	1,1	0,09	0,5	0,5	1,00
T=300,0 K
0,1	860,51	189,9	2,4085	1,268	1,707	1295,0
	0,05	0,5	0,04	0,5	0,5	1,00
5,0	864,36	193,8	2,4024	1,270	1,702	1320,3
	0,05	0,5	0,04	0,5	0,5	1,00
50,0	893,86	230,4	2,3541	1,288	1,677	1515,4
	0,05	0,8	0,05	0,5	0,5	1,00
100,0	919,01	272,4	2,3104	1,306	1,668	1685,5
	0,05	1,0	0,05	0,5	0,5	1,00
T=400,0 K
0,1	2,8688	730,4	3,8671	1,441	1,548	190,1
	0,20	0,1	0,01	0,5	0,5	1,00
5,0	769,65	380,9	2,9384	1,583	2,049	938,4
	0,05	0,3	0,03	0,5	0,5	1,00
50,0	818,78	413,3	2,8780	1,598	1,983	1209,1
	0,05	0,5	0,03	0,5	0,5	1,00
100,0	854,39	453,7	2,8299	1,614	1,961	1414,7
	0,05	0,7	0,03	0,5	0,5	1,00
T=500,0 K
0,1	2,2517	901,3	4,2470	1,767	1,864	214,7
	0,20	0,1	0,01	0,5	0,5	1,00
5,0	654,81	605,2	3,4374	1,884	2,454	583,2
	0,05	0,1	0,02	0,5	0,5	1,00
50,0	745,28	626,4	3,3523	1,891	2,273	977,0
	0,05	0,3	0,02	0,5	0,5	1,00
100,0	794,52	664,1	3,2982	1,906	2,239	1217,6
	0,05	0,5	0,03	0,5	0,5	1,00
T=600,0 K
0,1	1,8629	1101,7	4,6117	2,043	2,136	235,9
	1,00	0,1	0,03	0,5	0,5	2,00
5,0	409,02	895,4	3,9627	2,226	4,607	149,9
	1,00	1,2	0,06	0,5	0,5	2,00
50,0	672,98	866,1	3,7888	2,143	2,513	803,7
	1,00	2,1	0,16	0,5	0,5	2,00
100,0	738,75	900,1	3,7279	2,156	2,473	1072,9
	1,00	5,8	0,21	0,5	0,5	2,00
T=700,0 K
0,1	1,5912	1327,0	4,9585	2,270	2,362	255,1
	1,00	0,1	0,03	0,5	0,5	2,00
5,0	107,78	1262,3	4,5362	2,339	2,694	197,9
	1,00	0,7	0,04	0,5	0,5	2,00
50,0	603,73	1127,2	4,1910	2,353	2,701	682,6
	1,00	1,0	0,12	0,5	0,5	2,00
100,0	687,33	1157,2	4,1238	2,364	2,662	967,8
	1,00	4,3	0,16	0,5	0,5	2,00

Библиография