Thermodynamic properties of CH₄, CCl₄ and CF₄ on the melting line. Theory and computer simulation

Abstract

Thermodynamic properties of the condensed phases of methane CH₄, carbon tetrafluoride CF₄ and carbon tetrachloride CCl₄ on the melting line and in the high-pressure region were studied using the equations of state developed earlier for methane in the framework of the thermodynamic perturbation theory. We also present the results of Monte Carlo computer simulations of fcc phases of methane, carbon tetrachloride, and of the monoclinic tetrafluoromethane phase using a potential model that takes into account both the central and octupole–octupole interaction. The contribution of the octupole–octupole interaction to the thermodynamic properties of crystals are evaluated. The simulation results are compared with the available experimental data on the sublimation and melting lines, as well as to results of previous calculations based on the equations of state.

Термодинамічні властивості конденсованих фаз метану CH₄, тетрафторметану CF₄ та чотирихлористого вуглецю CCl₄ вивчалися на лінії плавлення та в області високого тиску з використанням рівнянь стану, розвинених раніше для метану в рамках термодинамічної теорії збурень. Представлено результати комп’ютерного моделювання Монте-Карло ГЦК фаз метану та чотирихлористого вуглецю, а також моноклінної фази тетрафторметану з використанням моделі потенціалу, що враховує як центральну, так і октупольно–октупольну взаємодію. Оцінюється внесок октупольно–октупольної взаємодії в термодинамічні властивості кристалів. Результати моделювання порівнюються з наявними експериментальними даними на лініях сублімації та плавлення, а також з результатами попередніх розрахунків, заснованих на рівняннях стану.

Термодинамические свойства конденсированных фаз метана CH₄, тетрафторметана CF₄ и четыреххлористого углерода CCl₄ изучались на линии плавления и в области высокого давления с использованием уравнений состояния, развитых ранее для метана в рамках термодинамической теории возмущений. Представлены результаты компьютерного моделирования Монте-Карло ГЦК фаз метана и четыреххлористого углерода, а также моноклинной фазы тетрафторметана с использованием модели потенциала, учитывающей как центральное, так и октупольно–октупольное взаимодействие. Оценивается вклад октупольно–октупольного взаимодействия в термодинамические свойства кристаллов. Результаты моделирования сравниваются с имеющимися экспериментальными данными на линиях сублимации и плавления, а также с результатами предыдущих расчетов, основанных на уравнениях состояния.