Eine neue Zustandsgleichung und Tabellen der thermodynamischen Eigenschaften für Methan, die den Bereich von der Schmelzlinie bis 625 K bei Drücken von bis zu 1000 MPa abdecken.

Diese Arbeit überprüft die Daten zu den thermodynamischen Eigenschaften von Methan, die bis Mitte 1991 verfügbar waren, und präsentiert eine neue Zustandsgleichung in Form einer fundamentalen Gleichung, die explizit in der Helmholtz freien Energie ist. Eine neue Strategie zur Optimierung der Struktur empirischer thermodynamischer Korrelationsgleichungen wurde verwendet, um die funktionale Form der Gleichung zu bestimmen. Die Helmholtz-Funktion mit 40 angepassten Koeffizienten wurde an ausgewählte experimentelle Daten der folgenden Eigenschaften angepasst: (a) thermodynamische Eigenschaften der einphasigen (pρT) und (b) der Flüssigkeits-Dampf-Sättigungskurve (psρ′ρ″) einschließlich des Maxwell-Kriteriums, (c) Schallgeschwindigkeit w, (d) isochore Wärmekapazität cv, (e) isobare Wärmekapazität cp, (f) Enthalpiedifferenz Δh und (g) zweiter virialer Koeffizient B. Unabhängige Gleichungen sind ebenfalls für den Dampfdruck, die gesättigten Flüssigkeits- und Dampfdichten, die isobare ideale Gaswärmekapazität und den Schmelzdruck als Funktionen der Temperatur enthalten. Tabellen für die thermodynamischen Eigenschaften von Methan von 90 K bis 620 K für Drücke von bis zu 1000 MPa werden präsentiert. Für die Dichte werden Unsicherheiten von ±0,03 % für Drücke unter 12 MPa und Temperaturen unter 350 K und von ±0,03 % bis ±0,15 % für höhere Drücke und Temperaturen geschätzt. Für die Schallgeschwindigkeit reicht die Unsicherheit von ±0,03 % bis ±0,3 % je nach Temperatur und Druck. Wärmekapazitäten können im Allgemeinen innerhalb einer Unsicherheit von ±1 % berechnet werden. Um die Genauigkeit der neuen Formulierung zu überprüfen, werden die berechneten Eigenschaftenwerte mit ausgewählten experimentellen Ergebnissen und bestehenden Zustandsgleichungen für Methan verglichen. Die neue Zustandsgleichung entspricht der neuen Internationalen Temperatur-Skala von 1990 (ITS-90) und ist bis zu Drücken von 20000 MPa extrapolierbar.