Faz geçişleri yakınında katı azotun yüksek basınç fazlarının termodinamik özellikleri


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2020

Öğrenci: Özge Akay

Danışman: HASAN HAMİT YURTSEVEN

Özet:

Bu tezde, katı nitrojenin fiziksel özellikleri geniş bir sıcaklık ve basınç aralıgında literatürden deneysel sonuçlar analiz edilerek incelenmiştir. Bu araştırmada, katı azotun termodinamik ve spektroskopik özelliklerini degerlendirmek için deneysel verilere çeşitli modeller uygulanmıştır. Hacme baglı olan Grüneisen parametresi hesaplanarak, katı nitrojenin iç (vibronlar) ve dış modları (lattice) için Raman ve IR frekanslarının basınç ve sıcaklık bagımlılığı tahmin edilmiştir. Katı nitrojenin P-T faz diyagramını hesaplamak için özellikle Landau fenomenolojik modeline dayanan ortalama alan teorisi kullanılmıştır. Ayrıca bu modeli kullanarak, ters duyarlılığı, entropiyi, ısı kapasitesini ve ısıl genleşmeyi faz geçişine yakın sıcaklıgın bir fonksiyonu olarak tahmin ettik. Termodinamik özelliklerin değerlendirilmesiyle ilgili olarak, termodinamik fonksiyonların sıcaklık bağımlılığını da literatürden elde edilen frekans kayması ve hacim verilerinden tahmin ettik ve termodinamik ve spektroskopik büyüklükler için dogrusal ilişkiyi oluşturmak için Pippard bağıntılarını kullandık. Başka bir hesaplama olarak, harmonik olmayan öz enerji yoluyla basıncın bir fonksiyonu olarak frekans kayması ve sönümleme sabitini (FWHM) hesapladık. Spektroskopik özelliklerin (frevii kans kayması, sönümleme sabiti) değerlendirmesine göre, sönümleme sabitini sabit basınçlarda sıcaklıgın bir fonksiyonu olarak elde etmek için sanki spin-fonon birleştirme (PS) ve enerji dalgalanması (EF) modellerini de kullandık. Ters gevşeme süresi ve sıcaklıgın bir fonksiyonu olarak aktivasyon enerjisi de faz geçişine yakın olarak hesaplandı. Bu hesaplamalara ek olarak, çeitli basınç ve sıcaklıklarda termodinamik ve dielektrik özelliklerini kübik gauche katı nitrojenin Raman frekansları kullanılarak analiz edildi. Tüm bu hesaplamalar, analiz için kullanılan yöntemlerin, faz geçi¸slerine yakın diger bazı moleküler katılara da uygulanabileceini göstermektedir.