بررسی وابستگی ظرفیت گرمایی و چگالی نانوسیالات به ساختار نانولایه اطراف نانوذرات

در سال های اخیر، نانوسیال ها به عنوان سیال هایی با خواص ترموفیزیکی و انتقالی بهبودیافته، توجه محققین را به خود جلب کرده اند. به دلیل اهمیت کاربردهای نانو سیالات در صنایع گوناگون، بررسی خواص ترموفیزیکی آن ها نیز اهمیت فراوانی دارد. در این کار پژوهشی، تغییرات ظرفیت گرمایی ویژه و چگالی نانوسیال بررسی شده است. مطالعاتی که تاکنون روی خواص ترموفیزیکی نانوسیالات انجام شده، در جهت بدست آوردن مدل ها و روابطی برای پیش بینی این خواص، یا بررسی ارتباط این خواص با پارامترهای مختلف بوده است و تاکنون مکانسیم قابل قبولی برای بیان علت کاهش ظرفیت گرمایی ویژه نانوسیال نسبت به سیال پایه ارایه نشده است. در این تحقیق، وابستگی تغییرات ظرفیت گرمایی ویژه و چگالی نانوسیال به ساختار نانولایه، با استفاده از نتایج نظریه تابعی چگالی مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس این نظریه، مولکول های سیال به صورت لایه هایی متراکم اطراف نانو ذره را فرا می گیرند و نانولایه تشکیل می شود. نتایج نشان داد که یک رابطه خطی بین افزایش تعداد مولکول های جذب شده روی سطح نانوذره نسبت به سیال خالص، (جذب اضافی) و کاهش نسبی ظرفیت گرمایی ویژه تجربی نانوسیال وجود دارد. این رابطه خطی برای نانوسیالات مختلف در کسرهای حجمی و دماهای متفاوت بدست آمد. با افزایش تعداد مولکول های جذب شده در ساختار متراکم نانولایه، ظرفیت گرمایی ویژه نانوسیال نیز به میزان بیشتری کاهش می یابد. نتایج بررسی چگالی نانوسیال نیز نشان داد که با افزایش جذب اضافی، اختلاف چگالی تجربی و نظری نانوسیال به صورت خطی افزایش می یابد. وجود وابستگی خطی بین جذب اضافی محاسبه شده و کاهش نسبی ظرفیت گرمایی ویژه و نیز افزایش چگالی نانوسیال، نشان می دهد که ساختار نانولایه نقش مهمی در تغییر خواص نانوسیال نسبت به سیال خالص دارد.