物質熱力學函數溫度系數的通用計算方法

劉 洌 梁國柱

(北京航空航天大學 宇航學院，北京 100191)

在火箭發動機的熱力特性分析中，需要使用推進劑及其燃燒產物在一定溫度下的熱力函數(摩爾定壓熱容、焓、熵)值.由于熱力學性質表大多只給出的整百K下的標準熱力函數值，當計算某一非整百K溫度的熱力函數值時，就必須利用2個或若干個相鄰溫度的標準數據進行插值，導致較大誤差產生.因此，1961年，美國的研究人員提出，考慮到物質的摩爾定壓熱容與焓、熵的相互耦合關系，可用最小二乘法擬合出計算熱力函數的多項式溫度系數，達到方便求解某一溫度范圍內，任意溫度下熱力函數的目的［1］.20世紀七八十年代，利用相似的方法，美國劉易斯研究中心通過計算機程序計算得到常用化學物質的溫度系數，并提高了計算熱力函數值的精度［2－3］.20 世紀90 年代，我國的科技工作者通過精確計算，獲得了Cu及其氧化物、氟化物的溫度系數［4］.最近20年來，美國相關研究中心進一步擴充了具有廣泛用途(包括火星大氣性質分析［5－6］)的求解物質熱力函數的溫度系數數據庫［7－10］.近年來，火箭發動機推進劑配方不斷改進，以及類似于光譜測量、原子振動測試等實驗技術的發展，不僅使火箭發動機推進劑與燃燒產物中可能存在的物質數量大幅增加，而且通過實驗測定得到的熱力函數值也更加精確，因此應該對現有物質溫度系數表進行進一步的更新和擴充.

本文根據標準熱力學數據［11－12］計算現代火箭發……