负压下冰成核的反常行为
化学物理
2024-01-24 v1
摘要
冰成核是一种现象，尽管对生命、大气科学和技术应用具有相关影响，但远未被完全理解，特别是在极端热力学条件下。在这项工作中，我们对负压下的均相冰成核进行了计算研究。通过播种技术，我们估计了 TIP4P/Ice 水模型的冰临界核尺寸 Nc。这是沿着 230、240 和 250 K 等温线进行的，从正压到负压直到达到液-气动力学稳定性极限（此时空化不可避免）。我们发现 Nc 在减压过程中是非单调的，在水的双亚稳态区域内的负压下达到最小值。根据经典成核理论，我们确定了成核率 J 和表面张力 gamma，揭示了当接近液-气动力学稳定性极限时两者的回溯行为。我们还预测了均相成核线的重入行为。这些性质的重入与负压下共存线的重入有关，揭示了水的新反常性质。这项工作的结果表明，只要抑制了异相成核，就有可能在负压下长时间保持亚稳态液态水样品。
引用
@article{arxiv.2401.12896,
title = {Anomalous Behavior in the Nucleation of Ice at Negative Pressures},
author = {Valentino Bianco and Pablo Montero de Hijes and Cintia P. Lamas and Eduardo Sanz and Carlos Vega},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.12896},
year = {2024}
}