Cantera-tarkvara teoreetilised alused

Termodünaamilised omadused sõltuvad kasutatavate ainete ning nende faaside (näiteks tahke, vedel või gaasiline faas) kohta teada olevatest lähteandmetest. Termodünaamikas kasutatakse sageli idealiseeritud mudeleid – näiteks ideaalse gaasi mudelit –, mis võimaldavad füüsikaliste süsteemide käitumist lihtsustatud kujul kirjeldada.

Termodünaamilise süsteemi oleku muutumist nimetatakse termodünaamiliseks protsessiks. Olemas on mitut tüüpi protsesse, kuid Cantera seisukohalt on eriti oluline tasakaaluline protsess, mida võib vaadelda kui seeriat järjestikustest tasakaaluolekutest, mille käigus süsteem jaotab energiat võimalikult ühtlaselt.

Selleks, et arvutada süsteemi termodünaamilisi omadusi Cantera tarkvara abil, peab kasutaja tegema järgmised sammud:

• Määrama kasutatava mudeli ning sisendid, mille põhjal omadused arvutatakse. Näiteks tuleb täpsustada, kuidas arvutatakse entalpia või entroopia temperatuurist sõltuvaid võrdlusväärtusi.
• Valima sobiva faasimudeli, mis kirjeldab, kuidas süsteemi komponendid (elemendid ja keemilised ühendid) omavahel suhestuvad. Faasimudel määrab nii süsteemi üldomaduste (temperatuur, rõhk, ruumala) kui ka lisaomaduste (siseenergia, entroopia, entalpia jmt) käitumise.

Cantera kõige levinum faasimudel on ideaalse gaasi mudel, mida kasutatakse näiteks põlemise, gaasifaasiliste protsesside või keemilise sadestamise (CVD) simuleerimisel. Mudelis on defineeritud 53 elementi ning võimalus simuleerida nende osalusel kuni 325 keemilist reaktsiooni.