Skip to main content

A new equation of state for solutes in high-temperature fluids

Article Category

Article available in the folowing languages:

Płyny geotermalne w warunkach nadkrytycznych

Większość procesów geologicznych zachodzących w skorupie ziemskiej i jej górnym płaszczu ma miejsce w warunkach ciśnienia i temperatury bliskich punktowi krytycznemu wody. Naukowcy korzystający ze wsparcia środków unijnych opracowali model komponentów rozpuszczonych w czystej wodzie, by móc zrozumieć interakcje między cieczą a skałami w warunkach nadkrytycznych.

Technologie przemysłowe

Warunkiem wstępnym pomyślnego prognozowania następstw interakcji ciecz-skały jest dokładne obliczenie właściwości termodynamicznych solutów wodnych. Równania stanu proponowane przez Helgesona, Kirkhama i Flowersa — powszechnie znane jako model HKF — mogą być stosowane względem temperatur sięgających 600° i ciśnień osiągających nawet 4 kilobarów. Jednak porównanie prognozowanych wartości dla elektrolitów wodnych z danymi doświadczalnymi ujawniło rozbieżności. Prognozy widocznych właściwości termodynamicznych są zawyżone, ponieważ temperatura i ciśnienie sięgają punktu krytycznego wody. Celem projektu FLUIDEQ (A new equation of state for solutes in high-temperature fluids), finansowanego ze środków UE, było zweryfikowanie modelu HKF. W tym celu naukowcy przyjęli metodę mechaniki statystycznej, aby stworzyć ramy teoretyczne, które łączą procesy w skali molekularnej z właściwościami termodynamiki fenomenologicznej. Uzyskane informacje mogą także posłużyć za podstawę do opracowania nowego równania stanu, które obejmie obecnie niedostępne warunki. Przeprowadzono rozległe symulacje na elektrolitycznych i nieelektrolitycznych roztworach wodnych w warunkach zbliżonych do punktu krytycznego wody. Naukowcy połączyli wyniki z danymi doświadczalnymi dotyczącymi właściwości termodynamicznych rozmaitych solutów, a także parametrów strukturalnych (np. objętości cząstkowo molowych roztworów). Zrozumienie chemii płynów geotermalnych i ich transportu wymaga uzupełnienia luk w wiedzy. Równania stanu opisują system hydrotermalny. Modele geochemiczne mogą powstać na podstawie wartości parametrów termodynamicznych dla różnych minerałów i typów płynów. Projekt FLUIDEQ usunął część z największych przeszkód w zakresie tego typu wszechstronnego modelowania systemów geotermalnych.

Słowa kluczowe

Geotermalny, warunki nadkrytyczne, interakcje między cieczą a skałami, soluty wodne, model HKF, FLUIDEQ

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania