Физико-химическое моделирование в нефтегазовой геохимии. Часть 1. Теория и методология физико-химического моделирования. Бычинский В.А - 24 стр.

UptoLike

Рубрика: 

– 24 –
ñâîáîäíîé ýíåðãèè Ãèááñà G è ýíòàëüïèè H, ýíåðãèè Ãåëüìãîëüöà
A è âåêòîðà b – õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà ñèñòåìû.
×òîáû êîððåêòíî ïîñòðîèòü ôèçèêî-õèìè÷åñêóþ ìîäåëü,
íåîáõîäèìî ÷åòêî îïðåäåëèòü íåçàâèñèìûå ïàðàìåòðû ñîñòîÿ-
íèÿ, ïîñêîëüêó èìåííî îíè îïðåäåëÿþò óñëîâèÿ ðàâíîâåñèÿ ñèñ-
òåìû.
Ïîÿñíèì ýòî ïîëîæåíèå áîëåå ïîäðîáíî. Ãåîõèìè÷åñêèå
îáúåêòû ïîä÷èíåíû îïðåäåëåííûì òåðìîäèíàìè÷åñêèì óñëîâè-
ÿì ñóùåñòâîâàíèÿ. Ïîýòîìó âûäåëåíèå â íèõ íåçàâèñèìûõ è çà-
âèñèìûõ ïàðàìåòðîâ íå ÿâëÿåòñÿ ïðîèçâîëüíûì, à äèêòóåòñÿ õà-
ðàêòåðîì òåõ ïðîöåññîâ, êîòîðûå äîïóñêàþòñÿ óñëîâèÿìè ñóùåñò-
âîâàíèÿ ïðèðîäíûõ ñèñòåì. Ä.Ñ. Êîðæèíñêèé [55] íåçàâèñèìûå
ïàðàìåòðû ïðèðîäíûõ ñèñòåì íàçûâàë ôàêòîðàìè èõ ðàâíîâåñèÿ
èëè ñîñòîÿíèÿ. Ïî íàáîðó ôàêòîðîâ ðàâíîâåñèÿ îí âûäåëèë ÷åòû-
ðå òèïà ñèñòåì, ðàâíîâåñèå â êîòîðûõ îïðåäåëÿåòñÿ ìèíèìàëüíû-
ìè çíà÷åíèÿìè ÷åòûðåõ òåðìîäèíàìè÷åñêèõ ïîòåíöèàëîâ: G(T, P)
– èçîáàðíî-èçîòåðìè÷åñêèé ïîòåíöèàë, èëè ñâîáîäíàÿ ýíåðãèÿ
Ãèááñà; A(T, V) – èçîõîðíî-èçîòåðìè÷åñêèé ïîòåíöèàë, èëè ñâî-
áîäíàÿ ýíåðãèÿ Ãåëüìãîëüöà; U(S, V) – èçîõîðíî-èçîýíòðîïè÷åñêèé
ïîòåíöèàë, èëè âíóòðåííÿÿ ýíåðãèÿ â èçîõîðè÷åñêèõ óñëîâèÿõ è
H(S, P) – èçîáàðíî-èçîýíòðîïè÷åñêèé ïîòåíöèàë, èëè ýíòàëüïèÿ.
Ê ýòèì ÷åòûðåì ïîòåíöèàëàì ñëåäóåò äîáàâèòü: –S(H, P) – ýíòðî-
ïèþ ñî çíàêîì ìèíóñ â èçîáàðíûõ óñëîâèÿõ è ñ ôèêñèðîâàííîé
ýíòàëüïèåé [119] è –S(U, V) – ýíòðîïèþ ñî çíàêîì ìèíóñ â èçîõî-
ðè÷åñêèõ óñëîâèÿõ è ñ ôèêñèðîâàííîé âíóòðåííåé ýíåðãèåé. Çíàê
ìèíóñ óêàçûâàåò íà òî, ÷òî ðàâíîâåñèå â äàííîì ñëó÷àå îïðåäåëÿ-
åòñÿ ìàêñèìàëüíûì çíà÷åíèåì ýíòðîïèè, íî, ïîìåíÿâ çíàê ïîòåí-
öèàëà, ìû ìîæåì ìèíèìèçèðîâàòü åãî çíà÷åíèÿ.  êðóãëûõ ñêîá-
êàõ òåðìîäèíàìè÷åñêèõ ïîòåíöèàëîâ óêàçàíû íåçàâèñèìûå ôàê-
òîðû ñîñòîÿíèÿ ñèñòåì: Ò – òåìïåðàòóðà, Ð – äàâëåíèå, V – îáúåì,
S – ýíòðîïèÿ, Í – ýíòàëüïèÿ, U – âíóòðåííÿÿ ýíåðãèÿ. Êðîìå òîãî,
â êà÷åñòâå íåçàâèñèìîãî ïàðàìåòðà ñîñòîÿíèÿ ñèñòåìû âûñòóïàåò
âåêòîð b, êîìïîíåíòàìè êîòîðîãî ÿâëÿþòñÿ ìîëüíûå êîëè÷åñòâà
íåçàâèñèìûõ êîìïîíåíòîâ, èíà÷å ãîâîðÿ, õèìè÷åñêèé ñîñòàâ.
                             – 24 –
ñâîáîäíîé ýíåðãèè Ãèááñà G è ýíòàëüïèè H, ýíåðãèè Ãåëüìãîëüöà
– A è âåêòîðà b – õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà ñèñòåìû.
      ×òîáû êîððåêòíî ïîñòðîèòü ôèçèêî-õèìè÷åñêóþ ìîäåëü,
íåîáõîäèìî ÷åòêî îïðåäåëèòü íåçàâèñèìûå ïàðàìåòðû ñîñòîÿ-
íèÿ, ïîñêîëüêó èìåííî îíè îïðåäåëÿþò óñëîâèÿ ðàâíîâåñèÿ ñèñ-
òåìû.
      Ïîÿñíèì ýòî ïîëîæåíèå áîëåå ïîäðîáíî. Ãåîõèìè÷åñêèå
îáúåêòû ïîä÷èíåíû îïðåäåëåííûì òåðìîäèíàìè÷åñêèì óñëîâè-
ÿì ñóùåñòâîâàíèÿ. Ïîýòîìó âûäåëåíèå â íèõ íåçàâèñèìûõ è çà-
âèñèìûõ ïàðàìåòðîâ íå ÿâëÿåòñÿ ïðîèçâîëüíûì, à äèêòóåòñÿ õà-
ðàêòåðîì òåõ ïðîöåññîâ, êîòîðûå äîïóñêàþòñÿ óñëîâèÿìè ñóùåñò-
âîâàíèÿ ïðèðîäíûõ ñèñòåì. Ä.Ñ. Êîðæèíñêèé [55] íåçàâèñèìûå
ïàðàìåòðû ïðèðîäíûõ ñèñòåì íàçûâàë ôàêòîðàìè èõ ðàâíîâåñèÿ
èëè ñîñòîÿíèÿ. Ïî íàáîðó ôàêòîðîâ ðàâíîâåñèÿ îí âûäåëèë ÷åòû-
ðå òèïà ñèñòåì, ðàâíîâåñèå â êîòîðûõ îïðåäåëÿåòñÿ ìèíèìàëüíû-
ìè çíà÷åíèÿìè ÷åòûðåõ òåðìîäèíàìè÷åñêèõ ïîòåíöèàëîâ: G(T, P)
– èçîáàðíî-èçîòåðìè÷åñêèé ïîòåíöèàë, èëè ñâîáîäíàÿ ýíåðãèÿ
Ãèááñà; A(T, V) – èçîõîðíî-èçîòåðìè÷åñêèé ïîòåíöèàë, èëè ñâî-
áîäíàÿ ýíåðãèÿ Ãåëüìãîëüöà; U(S, V) – èçîõîðíî-èçîýíòðîïè÷åñêèé
ïîòåíöèàë, èëè âíóòðåííÿÿ ýíåðãèÿ â èçîõîðè÷åñêèõ óñëîâèÿõ è
H(S, P) – èçîáàðíî-èçîýíòðîïè÷åñêèé ïîòåíöèàë, èëè ýíòàëüïèÿ.
Ê ýòèì ÷åòûðåì ïîòåíöèàëàì ñëåäóåò äîáàâèòü: –S(H, P) – ýíòðî-
ïèþ ñî çíàêîì ìèíóñ â èçîáàðíûõ óñëîâèÿõ è ñ ôèêñèðîâàííîé
ýíòàëüïèåé [119] è –S(U, V) – ýíòðîïèþ ñî çíàêîì ìèíóñ â èçîõî-
ðè÷åñêèõ óñëîâèÿõ è ñ ôèêñèðîâàííîé âíóòðåííåé ýíåðãèåé. Çíàê
ìèíóñ óêàçûâàåò íà òî, ÷òî ðàâíîâåñèå â äàííîì ñëó÷àå îïðåäåëÿ-
åòñÿ ìàêñèìàëüíûì çíà÷åíèåì ýíòðîïèè, íî, ïîìåíÿâ çíàê ïîòåí-
öèàëà, ìû ìîæåì ìèíèìèçèðîâàòü åãî çíà÷åíèÿ.  êðóãëûõ ñêîá-
êàõ òåðìîäèíàìè÷åñêèõ ïîòåíöèàëîâ óêàçàíû íåçàâèñèìûå ôàê-
òîðû ñîñòîÿíèÿ ñèñòåì: Ò – òåìïåðàòóðà, Ð – äàâëåíèå, V – îáúåì,
S – ýíòðîïèÿ, Í – ýíòàëüïèÿ, U – âíóòðåííÿÿ ýíåðãèÿ. Êðîìå òîãî,
â êà÷åñòâå íåçàâèñèìîãî ïàðàìåòðà ñîñòîÿíèÿ ñèñòåìû âûñòóïàåò
âåêòîð b, êîìïîíåíòàìè êîòîðîãî ÿâëÿþòñÿ ìîëüíûå êîëè÷åñòâà
íåçàâèñèìûõ êîìïîíåíòîâ, èíà÷å ãîâîðÿ, õèìè÷åñêèé ñîñòàâ.