関数IAPWS95_identify_phase_forward マニュアル

(The documentation of function IAPWS95_identify_phase_forward)
Last Update: 2023/9/15


◆機能・用途(Purpose)

温度・圧力を与えて陽関数により相の種類を同定する。
Identify the phase type for a given temperature and pressure using explicit functions.

◆形式(Format)

#include <IAPWS95/phase.h>
inline struct IAPWS95_phase IAPWS95_identify_phase_forward
(const double T,const double P)


◆引数(Arguments)

T 温度 [K]。
A temperature [K].
P 圧力 [Pa]。
A pressure [Pa].


◆戻り値(Return value)

引数T, Pで与えた温度・圧力での各相の存在有無を設定した構造体。
A structure for which the existence or absence of each phase are determined at the temperature and pressure given by arguments T and P.

◆使用例(Example)

double T=600.0;
double P=1.0e+07;
struct IAPWS95_phase phase=IAPWS95_identify_phase_forward(T,P);


◆アルゴリズム(Algorithm)

水の相図を図1に示す。
The phase diagram of water is shown in Fig. 1.


図1. IAPWS-95に基づく水の相図。
Fig. 1. The phase diagram of water based on IAPWS-95.

図1で3つの相が共存する温度・圧力は IAPWS95/macro.h 内のマクロで定義されている。 以下の説明ではこれらの温度・圧力を表1の記号により表す。
The pressures and temperatures at which three phases coexist in Fig. 1 are defined by macros in IAPWS95/macro.h. In the description below, the notation shown in Table 1 is used to express these temperatures and pressures.
表1. 以下の説明において使用する記号(3つの相が共存する温度・圧力)。
Table 1. Symbols used in the description below for the temperatures and pressures at which three phases coexist.
温度
Temperature 		圧力
Pressure 		共存する相
Phases that coexist
\(T_t\) \(P_t\) 氷I、液体、気体 (3重点)
Ice I, liquid, and gas (the triple point)
\(T_c\) \(P_c\) 液体、気体、超臨界 (臨界点)
Liquid, gas, and supercritical (the critical point)
\(T_n^{I,III}\) \(P_n^{I,III}\) 氷I, 氷III, 液体
Ice I, ice III, and liquid
\(T_n^{III,V}\) \(P_n^{III,V}\) 氷III, 氷V, 液体
Ice III, ice V, and liquid
\(T_n^{V,VI}\) \(P_n^{V,VI}\) 氷V, 氷VI, 液体
Ice V, ice VI, and liquid
\(T_n^{VI,VII}\) \(P_n^{VI,VII}\) 氷VI, 氷VII, 液体
Ice VI, ice VII, and liquid

図1における2つの相の境界は IAPWS95/phase.h 内の関数を用いて計算できる。 これらの関数は全て温度\(T\)を与えて圧力\(P\)を求める関数になっている。 以下の説明ではこれらの関数を表2の記号により表す。
The boundaries between two phases in Fig. 1 can be computed using functions in IAPWS95/phase.h. All these functions compute the pressure \(P\) given a temperature \(T\). In the description below, the notation shown in Table 2 is used to express these functions.
表2. 以下の説明において使用する記号(2つの相の境界を表す関数)。
Table 2. Symbols used in the description below for the functions that give boundaries of two phases.
関数
Function 		共存する相
Phases that coexist
\(P=P^{l,g}(T)\) 液体、気体
Liquid and gas
\(P=P^{I,g}(T)\) 氷I、気体
Ice I and gas
\(P=P^{I,l}(T)\) 氷I、液体
Ice I and liquid
\(P=P^{III,l}(T)\) 氷III、液体
Ice III and liquid
\(P=P^{V,l}(T)\) 氷V、液体
Ice V and liquid
\(P=P^{VI,l}(T)\) 氷VI、液体
Ice VI and liquid
\(P=P^{VII,l}(T)\) 氷VII、液体
Ice VII and liquid

この関数では図1に基づき、相の種類を以下の手順で判定する。 なお、値の比較には全て 関数doublecmp が用いられる。
This function identifies the phase type based on Fig. 1. The following steps are used. All comparison of two values uses function doublecmp.
  1. 引数で与えられた温度\(T\)、圧力\(P\)がIAPWS-95の適用可能範囲 (\(0<T\leq 1273\) [K], \(0<P\leq 10^9\) [Pa]) にあるかをチェックする。 この範囲にない場合はプログラムをエラー終了する。
    The temperature \(T\) and pressure \(P\), given by the arguments, are checked if they are within the validity range of IAPWS-95 (\(0<T\leq 1273\) [K], \(0<P\leq 10^9\) [Pa]). If they are out of this range, the program finishes as an error.
  2. 以下のいずれかの条件が成り立つ場合に氷Iが存在すると判断する。
    The ice I is identified to be present if one of the following conditions is satisfied.
  3. 以下のいずれかの条件が成り立つ場合に氷IIIが存在すると判断する。
    The ice III is identified to be present if one of the following conditions is satisfied.
  4. 以下のいずれかの条件が成り立つ場合に氷Vが存在すると判断する。
    The ice V is identified to be present if one of the following conditions is satisfied.
  5. 以下のいずれかの条件が成り立つ場合に氷VIが存在すると判断する。
    The ice VI is identified to be present if one of the following conditions is satisfied.
  6. 以下のいずれかの条件が成り立つ場合に液体が存在すると判断する。
    The liquid is identified to be present if one of the following conditions is satisfied.
  7. 以下のいずれかの条件が成り立つ場合に気体が存在すると判断する。
    The gas is identified to be present if one of the following conditions is satisfied.
  8. 以下のいずれかの条件が成り立つ場合に超臨界流体が存在すると判断する。
    The supercritical fluid is identified to be present if one of the following conditions is satisfied.

◆引用文献 (References)