过冷盐水中均质冰成核的模拟研究
软凝聚态物质
2018-03-14 v2
摘要
我们利用计算机模拟研究盐对均质冰成核的影响。所采用溶液模型的熔点通过直接共存模拟以及基于先前水化学势计算的热力学积分获得。使用一种播种（Seeding）方法，即模拟嵌入过冷水溶液中的冰晶种，我们计算了在 1 bar 下 1.85 NaCl 摩尔每千克水溶液中成核率随温度的变化关系。为提高计算的准确性和可靠性，我们将播种法与利用模具积分（Mold Integration）法在共存条件下直接计算冰-溶液界面自由能相结合。我们将结果与先前纯水的模拟工作进行比较，以理解溶质引起的效应。该模型捕捉到实验趋势：在给定过冷度下，添加盐后成核率降低。尽管在给定过冷度下盐水冰成核的热力学驱动力更高，但由于冰-流体界面自由能显著增加，成核率随盐度增加而减慢。该盐水模型预测的冰成核率与实验测量值吻合良好，增强了该模型预测能力的可信度。
引用
@article{arxiv.1709.00619,
title = {A simulation study of homogeneous ice nucleation in supercooled salty water},
author = {Guiomar D. Soria and Jorge R. Espinosa and Jorge Ramirez and Chantal Valeriani and Carlos Vega and Eduardo Sanz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1709.00619},
year = {2018}
}