论加压水系统中液体稳定性的平衡极限
材料科学
2024-10-29 v2 其他凝聚态物理
化学物理
摘要
相稳定性及其极限是材料热力学的核心关注点。然而，化学系统中平衡液体稳定性的温度极限仅在恒定（通常为大气压）压力条件下得到了广泛表征，在此条件下该极限由共晶点表示。在更高压力下，该极限将在温度和化学成分上发生偏移，从而开辟出一个广阔的热力学参数空间，在此空间内可能存在绝对极限，即在热力学力（此处为压力和浓度）取任意值时的极限。在这项工作中，我们使用等容冷冻技术首次测量了几种二元盐水体系的这一绝对极限，并借鉴“共晶”的词源，我们将这一极限命名为“全晶点”（cenotectic，源自希腊语“ ”，“universal-melt”）。我们观察到，当不存在含溶质的高压相时，全晶点始终出现在比 1 bar 共晶点低 22 +/- 2K 处，压力约为 213 +/- 3 MPa，这表明其由存在的冰相的液相线行为主导。在绘制每种共晶构型的 T-P 演化时，我们还发现了 NaHCO2、MgCl2 和 NaCl 的几种未报道的高压水合物，并发现这些高压相可以产生涉及液体的复杂多相构型，这些构型可能保持亚稳态直至显著更低的温度。我们讨论了这些发现对太阳系海洋世界和寒冷海洋系外行星的意义；使用全晶点压力估算了冰壳厚度和最终海洋深度（“终局”）的热力学极限；最后为这一基本热力学不变点提供了广义的热力学视角和定义。
引用
@article{arxiv.2403.01028,
title = {On the equilibrium limit of liquid stability in pressurized aqueous systems},
author = {Arian Zarriz and Baptiste Journaux and Matthew J. Powell-Palm},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.01028},
year = {2024}
}