Lichid suprarăcit

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă revizuită de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 13 decembrie 2019; verificările necesită 5 modificări .

Un lichid suprarăcit  este un lichid care are o temperatură sub temperatura de cristalizare la o anumită presiune . Este una dintre stările instabile ( metastabile ) ale unui lichid, împreună cu un lichid supraîncălzit .

Un lichid suprarăcit se obține dintr-un lichid normal prin răcire în absența centrelor de cristalizare sau prin răcire extrem de rapidă.

Există un punct de vedere conform căruia sticla obișnuită (silicată) este un exemplu de stare a materiei suprarăcită, metastabilă, amorfă [1] .

Dacă apa este purificată de impurități, atunci poate fi răcită la o temperatură de -48,3 °C [2] [3] .

Metode experimentale pentru obținerea lichidelor suprarăcite

Toate existente în prezent[ când? ] metodele de obținere a materialelor suprarăcite, metastabile pot fi împărțite în două mari grupe: prima dintre ele include metode de răcire extrem de rapidă, care încetinește procesele de difuzie necesare formării unei noi faze, iar a doua grupă include de obicei metode bazate pe privind îndepărtarea din potenţialul de topire a centrilor de cristalizare [4] .

Rezultatul aplicării primului grup de metode sunt corpuri extrem de vâscoase, amorfe, care, în proprietățile lor mecanice, seamănă cu corpurile cristaline, dar nu posedă o ordine pe distanță lungă. Metoda bazată pe reducerea numărului de potenţiali centri de cristalizare permite obţinerea de lichide metastabile care există în stare lichidă mult sub punctul de topire de echilibru .

După cum rezultă din considerente termodinamice, prezența impurităților solide (oxizi, substrat, material creuzet sau impurități refractare) reduce brusc munca de formare a nucleului critic al fazei cristaline, ceea ce determină cristalizarea rapidă a întregului eșantion. Prin urmare, pentru o lungă perioadă de timp, valorile de suprarăcire obținute au fost estimate la câteva grade.

Un progres semnificativ în studiul timpuriu al procesului de suprarăcire este asociat cu numele lui David Turnbull , care a propus utilizarea metodei microvolumului pentru a studia suprarăcirea în timpul cristalizării în fază lichidă. Turnbull a sugerat să spargă topitura purificată maxim în cât mai multe particule individuale posibil. Deoarece numărul de impurități din topitura inițială este finit, se poate aștepta ca printre aceste particule să fie și acelea care să nu conțină deloc impurități.

Ideile lui Turnbull au fost dezvoltate în continuare în metoda schimbării mecanismului de condensare [4] , care combină ideile de scindare a unei substanțe în mai multe particule cu metode în vid pentru obținerea de probe. Această metodă se bazează pe presupunerea că temperatura suprarăcirii maxime a fazei lichide corespunde temperaturii schimbării mecanismului de condensare de la vapor-lichid la vapor-cristal. Prin această tehnică s-au obținut suprarăciri gigantice, care în unele cazuri s-au apropiat de valori de 0,4 ale temperaturii de topire prezise din considerații termodinamice.

În urma acestor studii, s-a constatat că temperatura limită de subrăcire care poate fi atinsă pentru un anumit material este determinată de materialul cu care acesta este în contact. Astfel, cele mai mari suprarăciri au fost realizate atunci când topitura a fost în contact cu carbon inert în raport cu acesta, iar cele mai mici, când topitura a fost în contact cu metalul cristalin.

Efectul mărimii a fost studiat în [5] . Ca rezultat, s-a constatat că prin controlul mărimii fazei lichide, este posibilă modificarea semnificativă a cantității de suprarăcire. Astfel, pentru particulele masive de bismut în contact cu cuprul, suprarăcirea este de aproximativ 60 K. În același timp, pentru incluziunile nanodimensionate ale acestui material, suprarăcirea înregistrată de autori a fost de aproximativ 120 K.

Vezi și

Note

  1. ↑ Vladimir Zhdanov. LICHID . Enciclopedie în jurul lumii . www.krugosvet.ru Preluat la 13 decembrie 2019. Arhivat din original la 13 decembrie 2019.
  2. ↑ Moore, Emily; Valerie Molinero. transformarea structurală în apa suprarăcită controlează viteza de cristalizare a gheții  //  Nature : journal. - 2011. - noiembrie ( vol. 479 ). - P. 506-508 . - doi : 10.1038/nature10586 . — . - arXiv : 1107.1622 .
  3. ↑ Debenedetti, Stanley, 2003 , p. 42.
  4. ↑ 1 2 NT Gladkikh, SV Dukarov, AP Kryshtal, VI Larin, VN Sukhov, SI Bogatyrenko. Fenomene de suprafață și transformări de fază în filmele condensate , Ed. prof. N. T. Gladkikh .. - Harkov: KhNU numit după V. N. Karazin, 2004. - 276 p. — ISBN 966-623-243-X .
  5. ↑ S.I. Petrușenko, S.V. Dukarov, V.N. Suhov. Formarea și stabilitatea termică a fazei lichide în sisteme de film stratificat  // Vid. — 2015-12-01. - T. 122, Partea A. - S. 208-214 . - doi : 10.1016/j.vacuum.2015.09.030 .

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice