Original title: Hustotní a elektrostatické vlastnosti vody a jejich využití v termodynamice vodných specií a rozpustnosti minerálů za vysokých teplot a tlaků
Translated title: Volumetric and electrostatic properties of water and their application to aqueous thermodynamics and mineral solubility at high temperatures and pressures
Authors: Hanková, Barbora ; Dolejš, David (advisor) ; Zachariáš, Jiří (referee)
Document type: Master’s theses
Year: 2018
Language: cze
Abstract: [cze] [eng]
Hydrotermální roztoky představují důležité transportní médium pro hmotu i energii v prostředí zemské kůry a pláště. Kromě transportní role se v horninovém prostředí účastní jako reaktanty nebo produkty v řadě procesů, od parciálního tavení po magmatickou a metamorfní devolatilizaci. Tato práce se zaměřuje na vyhodnocení vlivu stavových rovnic a termodynamických dat na předpověď rozpustnosti minerálů ve vodných roztocích za vysokých teplot a tlaků pomocí široce rozšířeného Helgesonova-Kirkhamova-Flowersova (HKF) modelu. Do tohoto výpočtu vstupují (i) objemové vlastnosti vody; (ii) dielektrické vlastnosti vody; (iii) termodynamická data vodných specií. Srovnání deseti stavových rovnic vody vůči mezinárodnímu standardu IAPWS ukazuje relativní shodu předpovědí objemových vlastností vody za studovaných teplotně tlakových podmínek do 1200 řC a tlaku do 50 kbar (maximální odchylky ± 5 %) s výjimkou nízkých tlaků (do 2 kbar), teplot nad 1000 řC a křivky varu vody, zejména v okolí kritického bodu. Dále bylo testováno devět modelů pro dielektrickou konstantu vody, jež nabývají v porovnání se stavovými rovnicemi výrazně vyšších odchylek od IAPWS v řádech desítek až stovek procent. Odchylky v objemových a dielektrických vlastnostech vody propagují do výpočtu rozpustnosti minerálů. U křemene, korundu a kalcitu... Hydrothermal fluids are important mass and heat transfer agents in the Earth's crust and mantle. Aside from their transport role, the aqueous fluids act as reactants or products in rock environment during diverse processes ranging from partial melting, magmatic and metamorphic devolatilization. This study evaluates the effect of equations of state and thermodynamic data for aqueous species on prediction of mineral solubility in aqueous fluids at high temperatures and pressures employing the Helgeson-Kirkham-Flowers model (HKF). These calculations require: (i) volumetric properties of water; (ii) dielectric properties of water; (iii) aqueous species thermodynamic properties. A comparison of ten equations of state against the IAPWS scientific standard reveals that volumetric properties of water up to 1200 řC and 50 kbar are predicted within 5 %, except at low pressure (below 2 kbar), temperatures higher than 1000 řC, and the liquid-vapor equilibrium curve, particularly in the proximity of the critical point of water. The deviations of volumetric and electrostatic properties of water propagate into the mineral solubility calculations. For quartz and corundum these deviations lead to discrepancy in mineral solubility of up to half an order of magnitude for molal concentrations. These discrepancies...
Keywords: density; electrostatic permittivity; mineral solubility; pressure; species; temperature; water; elektrostatická permitivita; hustota; rozpustnost minerálů; specie; teplota; tlak; voda

Institution: Charles University Faculties (theses) (web)
Document availability information: Available in the Charles University Digital Repository.
Original record: http://hdl.handle.net/20.500.11956/102075

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-388278


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Charles University > Charles University Faculties (theses)
Academic theses (ETDs) > Master’s theses