Фрактальное уравнение состояния и расчет теплофизических характеристик водыИнститут проблем геотермии ДНЦ РАН; Россия, 367030, Республика Дагестан, г. Махачкала, просп. имама Шамиля, 39а; 2 Дагестанский государственный университет; Россия, 367001, г. Махачкала, ул. М. Гаджиева, 43а; aliverdi@mail.ru Используя обобщения термодинамики в формализме производных дробного порядка, в котором реализуется учет принципа локального неравновесия, исходя из выражения для стати-стической суммы, получено однопараметрическое «фрактальное» уравнение состояния с уче-том второго вириального коэффициента. При равенстве показателя производной дробного по-рядка единице мы получаем уравнения классической термодинамики. Далее на основе полу-ченного уравнения состояния с учетом вириального коэффициента (преобразованного в соот-ветствии с экспериментальными данными, используемыми при расчете теплофизических ха-рактеристик вещества), параметра α и аналитических выражений коэффициента сжимаемости z, энтропии S и изохорной теплоемкости C V рассчитаны теплофизические свойства вещества.В статье приводятся расчеты теплофизических параметров воды и водяного пара при температурах: 293,15 К; 413,15 К; 800 К; 900 К и интервале давлений Р от 1 до 10 МПа, в том числе на линии насыщения при Т = 647,15 К и Р = 22,56 МПа.Теплофизические параметры воды и водяного пара получены численными методами в среде Mathcad 15. Для коэффициента сжимаемости z получены значения со средним отклоне-нием 0,3 % от справочных данных в зависимости от температуры, для энтропии S -отклонение от справочных данных в интервале 0,01-0,25 %, для изохорной теплоемкости C V -порядка 1,5 %, для водяного пара (~ 3,5 % для воды). Полученная погрешность складывается от точно-сти (количества цифр, взятых после запятой) физических констант, входящих в аналитические выражения и возможных допущений при их выводе.Сравнительный анализ полученных результатов со взятыми из различных справочников экспериментальными данными позволяет надеяться на перспективность предлагаемого подхо-да.Ключевые слова: производная дробного порядка, фрактальное уравнение состояния, эн-тропия, изохорная теплоемкость.
ВведениеСуществует достаточно большой круг существующих физических систем, для ко-торых условия близкодействия молекул и отсутствия «памяти» в актах столкновений частиц не выполняются, что создает физические предпосылки необходимости обобще-ния традиционной термодинамики Карно, Клаузиуса и Гельмгольца для равновесной термодинамики на случай невыполнения гипотезы молекулярного хаоса [1]. Основных 1 Работа выполнена при частичной поддержке гранта РФФИ № 16-08-00067a. Статья подготов-лена по материалам доклада, представленного на XII Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы математики и информатики», кото-рая прошла 19-22 сентября 2017 года в Дагестанском государственном университете (г. Махач-кала, РФ).