"Журнал технической физики"
Издателям
Вышедшие номера
Сверхнизкая упругая стабильность соленых льдов при низких температурах
Фатеев Е.Г.1
1Институт прикладной механики УрО РАН, Ижевск, Россия
Email: e.g.fateev@gmail.com
Поступила в редакцию: 5 июля 2011 г.
Выставление онлайн: 20 мая 2012 г.

Развита модель упругой стабильности соленых льдов с однородным распределением компонентов в объеме, находящихся в условиях высоких давлений (P>0.1 GPa) и низких температур (T<220 K). Использованы основные принципы теории упругой перколяции и теории гидратации ионов (образования сферических кластеров с ориентированными на ион диполями молекул воды) в жидком растворе. Модель позволяет найти зависимость упругой стабильности ледяных растворов от концентрации и температуры для любых солей, распадающихся на ионы с разными валентностями и эффективными радиусами. Неплохая согласованность модельных и экспериментальных зависимостей свидетельствует о существовании гидратных сфер в ледяном растворе, но с более узким, чем в жидком состоянии, распределением сфер по размерам и более крутым падением размеров сфер при росте концентрации соли в интервале x~0.001-0.01. В результате конкурентных влияний, усиливающих или ослабляющих упругие вклады замерзших сфер, стабильность твердого раствора сложным образом зависит от температуры и концентрации солей, имея вблизи фазовых переходов в водяной матрице особенности типа максимумов. Из модельных расчетов следует возможность существования сверхнизкой упругой стабильности твердых ледяных растворов (меньше в 5-30 раз, чем у чистого водяного льда), как и наблюдается в экспериментах даже с низкими весовыми долями солей на уровне x~0.0001-0.01 при T<220 K.
  • Born M. // Nature. 1946. Vol. 158. P. 830
  • Noya E.G., Menduina C., Aragones J.L. et al. // J. Phys. Chem. C. 2007. Vol. 111. P. 15 877
  • Gagnon R., Kiefte H., Clouter M. et al. // J. Chem. Phys. 1988. Vol. 89. N 8. P. 4522
  • Shaw G.H. // J. Chem. Phys. 1986. Vol. 84. P. 5862
  • Shimizu H., Nabetani T., Nishiba T. et al. // Phys. Rev. B. 1996. Vol. 53, P. 6107
  • McCord T.B., Hansen G.B., Fanale F.P. et al. // Science. 1998. Vol. 280. P. 1242
  • Prentice A.J.R. // Earth, Moon Planets. 1999. Vol. 73. P. 237
  • Zolotov M.Y., Shock E.L. // J. Geophys. Res. 2001. Vol. 106. P. 32 815
  • Фатеев Е.Г. // Письма в ЖТФ. 2006. Т. 32. Вып. 23. С. 15
  • Фатеев Е.Г. // Письма в ЖТФ. 2008. Т. 34. Вып. 9. С. 1
  • Jaric M.V., Mohanty U.// Phys. Rev. Lett. 1987. Vol. 58. P. 230
  • Фрадкин М.А. // Письма в ЖЭТФ 1990. T. 51. Вып. 1. C. 28
  • Sahimi M., Arbabi S. // Phys. Rev. Lett. 1992. Vol. 68. P. 608
  • Schulson E.M., Nickolayev O.Y. // J. Geophys. Res. (B11). 1995. Vol. 100. P. 22 383
  • Durham W.B., Stern L.A., Kubo T. et al. // J. Geophys. Res. E. 2005. Vol. 110. P. 12 010
  • Durham W.B., Prieto-Ballesteros O., Goldsby D.L. et al.// Space Sci. Rev. (2010). Vol. 153. P. 273
  • Фатеев Е.Г. // ЖТФ. 2010. Т. 80. Вып. 7. С. 46
  • Фатеев Е.Г. // Письма в ЖЭТФ. 2008. Т. 88. Вып. 4. С. 276
  • Фатеев Е.Г. // Письма в ЖТФ. 2010. Т. 36. Вып. 7. C. 38
  • Krzyzak M., Techmer K., Kuhs W.F. Proc of the 11-=SUP=-th-=/SUP=- Conf. on the Physics and Chemistry of Ice (PCI--2006). Bremerhaven, Germany. 2006. P. 170
  • Klotz S., Bove L.E., Strassle T. et al. // Nature Materials. 2009. Vol. 8. P. 405
  • Park S., Pradeep T., Kang H. // J. Chem. Phys. 2000. Vol. 113. P. 21
  • Krestov G.A. Thermodynamics of Solvation: Solution and Dissolution, Ions and Solvents, Structure and Energetics. N. Y.: Horwood. 1991. 284 p
  • Chowdhuri S., Chandra A. // J. Phys. Chem. B. 2006. Vol. 110. N 19. P. 9674
  • Physical Chemistry of Aqueous Solutions. / Ed. by H.J. White, J.V. Sengers, D.V. Neumann, J.C. Bellows. N. Y.: Begell House, 1995. 880 p
  • Робинсон Р., Стокс Р. Растворы электролитов. М.: ИЛ., 1963. 647 с
  • Afanasiev V.N., Ustinov A.N., Vashurina I.Y. // J. Phys. Chem. B. 2009. Vol. 113. N 1. P. 212
  • Debye P., Huckel E. // Phys. Zeitsch. 1923. Vol. 24. P. 185
  • Klotz I.M., Rosenberg R.M. Chemical Thermodynamics: Basic Concepts and Methods. Hoboken, New Jersey: John Wiley \& Sons, Inc., 2008. 563 p
  • Kantor Y., Webman I. // Phys. Rev. Lett. 1984. Vol. 52. P. 1891
  • Halperin B.I., Feng S., Sen P.N. // Phys. Rev. Lett. 1985. Vol. 54. P. 2391
  • Hattori Y., Ushiki H., Engl W.L. et al. // Physica A. 2005. Vol. 353. P. 29
  • Kwon T.H., Kim S.C. // Physica B. 1995. Vol. 205. P. 331
  • Bartels R.A., SchueleD.E. // J. Phys. Chem. Solids. 1965. Vol. 26. P. 537
  • Лященко А.К., Каратаева И.М. // Докл. РАН. 2007. Т. 414. Вып. 3. С. 357
  • Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. М.: Наука, 1995. 605 с
  • Gisler T., Ball R.C., Weitz D.A. // Phys. Rev. Lett. 1999. Vol. 82. P. 1064
  • Фатеев Е.Г. // Письма в ЖЭТФ. 2001. Т. 73. Вып. 8. С. 482
  • Bernal J.D., Fowler R.H. // J. Chem. Phys. 1933. Vol. 1. P. 515
  • Hamann D.R. // Phys. Rev. B. 1997. Vol. 55. R10 157
  • Murnaghan F.D. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1944. Vol. 30. P. 244
  • Zhurkov S.N. // J. Fract. Mech. 1965. Vol. 1. P. 311
  • Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.И. // УФН. 1972. Т. 106. Вып. 2. С. 193
  • Bridgman P.W. // J. Chem. Phys. 1935. Vol. 3. P. 597
  • Lobban C., Finney J.L., Kuhs W.F. // Nature. 1998. Vol. 391. P. 268
  • Zhogolev D.A., Bunyatyan B.Kh. // Chem. Phys. Lett. 1973. Vol. 18. P. 135
  • Kantor Y., Bergman D.J. // J. Phys. A: Math. Gen. 1985. Vol. 18. P. L861
  • Friedman H.L. A Course in Statistical Mechanics. New Jersey: Prentice-Hall, Engle-wood Cliffs. 1985. 341 p
  • Koneshana S., Rasaiah J.C. // J. Chem. Phys. 2000. Vol. 113. P. 8125
  • Hassan S.A. // J. Phys. Chem. B. 2008. Vol. 112 34. P. 10 573
  • Khalack J.M. Lyubartsev A.P. // Condens. Matter Phys. 2004. Vol. 7. P. 683
  • Тытик Д.Л. // ЖСХ. 2007. Т. 48. Вып. 5. С. 921
  • Vegiri A., Schevkunov S.V. // J. Chem. Phys. 2001. Vol. 115. P. 4175
  • Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

    Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.