过冷水相变的均匀成核
摘要
将经典成核方程应用于两种液体时,需补充一项用于固态超团簇形成的附加焓,以控制液相与玻璃态转变。该模型已成功应用于d-甘露醇、三苯基膦和正丁醇,其定义了强玻璃相的形成规则,仅依据Tg = 137.1 K、熔化热及熔化温度Tm,便解释了水在TLL = 228.5 K处由脆液向强液一级转变的起源。所有热力学性质与转变,即便在压力P下,现均可预测,并与Kanno和Angell(1979)、Mishima(1994)、Mishima和Stanley(1998)、Loerting等(2006)、Amann-Winkel等(2013)、Shephard和Salzmann(2016, 2017)、Tulk等(2019)的实验相符。该玻璃相在P < 0.017 GPa时于TLL = 0.8367*Tm处形成。(TLL)随P < 0.017 GPa而降低,并在P > 0.55 GPa时消失。最低密度液体同时是脆液与高密度液体的玻璃相。它在TLL处形成,首次冷却时保持液态,并通过在TK2 = 122.4 K处无潜热的一级转变经加热形成玻璃相。有序液体第3相在首次加热至Tg = 137.1 K以上时出现,具有其自身的Kauzmann温度,若避免结晶则在Tm以上过热的Tn+。TLL处的潜热存在于首次冷却中,并在下次冷却中被第3相形成热补偿。TK2 = 122.4 K处无潜热的一级转变诱导有序第3相,在后续加热中于Tg以下成为底层相,并在Tm处引起焓过剩,该过剩被用于预测TK2。此描述与断键及固体分形结构渗流理论一致。
引用
@article{arxiv.1910.04395,
title = {Homogeneous nucleation of phase transformations in supercooled water},
author = {Robert Felix Tournier},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.04395},
year = {2020}
}
备注
The manuscript is revised after soumission. Figures 1,2 and 6 are improved, Chapter 7 is modified; 42 pages and 15 figures