Equations of State for Sapphire, Silica, Periclase, and Rutile

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Equations of state for sapphire, silica, periclase, and rutile have been developed, which are applicable in a wide range of pressures and densities. The results of a comparison with available data obtained at high pressures in shock-wave experiments for crystalline and porous samples are presented.

About the authors

I. V. Lomonosov

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: ivl143@ficp.ac.ru
Chernogolovka, Moscow oblast, Russia

References

  1. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука, 1966, 688 с.
  2. Фортов В.Е. Уравнения состояния вещества от идеального газа до кварк-глюонной плазмы. М.: Физматлит, 2012. 492 с.
  3. Фортов В.Е. Физика высоких плотностей энергии. М.: Физматлит, 2013. 505 с.
  4. Фортов В.Е. Мощные ударные волны на земле и в космосе. М.: Физматлит, 2018. 416 с.
  5. Николаев Д.Н., Кулиш М.И., Дудин С.В. и др. Ударная сжимаемость монокристаллического кремния в диапазоне давления 280–510 ГПа // ТВТ. 2021. Т. 59. № 6. С. 860.
  6. Минцев В.Б. Динамические методы в физике неидеальной плазмы. Начало // ТВТ. 2021. Т. 59. № 6. С. 885.
  7. Knudson M.D., Desjarlais M.P. Adiabatic Release Measurements in α-Quartz between 300 and 1200 GPa: Characterization of α-Quartz as a Shock Standard in the Multimegabar Regime // Phys. Rev. B. 2013. V. 88. P. 184107.
  8. Ломоносов И.В., Фортова С.В. Широкодиапазонные полуэмпирические уравнения состояния вещества для численного моделирования высокоэнергетических процессов // ТВТ. 2017. Т. 55. № 4. С. 596.
  9. Кормер С.Б., Фунтиков А.И., Урлин В.Д., Колесникова А.Н. Динамическое сжатие пористых металлов и уравнение состояния с переменной теплоемкостью при высоких температурах // ЖЭТФ. 1962. Т. 42. С. 686.
  10. Калиткин Н.Н., Кузьмина Л.В. Таблицы термодинамических функций вещества при высокой концентрации энергии: Препринт № 35. М.: ИПМ АН СССР, 1975.
  11. Mineral Physics & Crystallography: A Handbook of Physical Constants / Ed. T.J. Ahrens. V. 2. Washington, DC: AGU, 1995. 354 p.
  12. Wackerle J. Shock-wave Compression of Quartz // J. Appl. Phys. 1962. V. 33. № 3. P. 922.
  13. Panero W.R., Benedetti L.R., Jeanloz R. Equation of State of Stishovite and Interpretation of SiO2 Shock Compression Data // J. Geophys. Res.: Solid Earth. 2003. V. 108. № B1. P. ECV 5-1.
  14. Millot M., Dubrovinskaia N., Černok A. et al. Shock Compression of Stishovite and Melting of Silica at Planetary Interior Conditions // Science. 2015. V. 347. № 6220. P. 418.
  15. Schoelmerich M.O., Tschentscher T., Bhat S. et al. Evidence of Shock-compressed Stishovite above 300 GPa // Sci. Rep. 2020. V. 10. № 1. P. 1.
  16. Ададуров Г.А., Дремин А.Н., Першин С.В. и др. Ударное сжатие кварца // ПМТФ. 1962. № 4. С. 91.
  17. Альтшулер Л.В., Трунин Р.Ф., Симаков Г.В. Ударное сжатие периклаза и кварца и состав нижней мантии Земли // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1965. № 10. С. 1.
  18. Трунин Р.Ф., Симаков Г.В., Подурец М.А. и др. Динамическая сжимаемость кварца и кварцита при высоких давлениях // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1971. № 1. С. 13.
  19. Трунин Р.Ф. Ударная сжимаемость конденсированных веществ в мощных ударных волнах подземных ядерных взрывов // УФН. 1994. Т. 164. № 11. С. 1215.
  20. Knudson M.D., Desjarlais M.P. Shock Compression of Quartz to 1.6 TPa: Redefining a Pressure Standard // Phys. Rev. Lett. 2009. V. 103. № 22. P. 225501.
  21. Desjarlais M.P., Knudson M.D., Cochrane K.R. Extension of the Hugoniot and Analytical Release Model of α-Quartz to 0.2–3 TPa // J. Appl. Phys. 2017. V. 122. № 3. P. 035903.
  22. Трунин Р.Ф., Симаков Г.В., Подурец М.А. Сжатие пористого кварца сильными ударными волнами // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1971. № 2. С. 33.
  23. Симаков Г.В., Трунин Р.Ф. Сжатие сверхпористого кремнезема в ударных волнах // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1990. № 11. С. 72.
  24. Vildanov V.G., Gorshkov M.M., Slobodenjukov V.M., Rushkovan E.H. Shock Compression of Low Initial Density Quartz at Pressures up to 100 GPa // Shock Compression of Condensed Matter – 1995 (AIP Conf. Proc. 370) / Eds. Schmidt S.C., Tao W.C. AIP, 1996. V. 370. P. 121.
  25. Грязнов В.К., Николаев Д.Н., Терновой В.Я. и др. Генерация неидеальной плазмы путем ударноволнового сжатия высокопористого SiO2–аэрогеля // Хим. физика. 1998. Т. 17. № 2. С. 33.
  26. Павловский М.Н. Измерение скорости звука в ударно-сжатых кварците, доломите, ангидрите, хлористом натрии, парафине, плексигласе, полиэтилене и фторопласте-4 // ПМТФ. 1976. № 5. С. 136.
  27. McCoy C.A., Gregor M.C., Polsin D.N. et al. Measurements of the Sound Velocity of Shock-Compressed Liquid Silica to 1100 GPa // J. Appl. Phys. 2016. V. 120. № 23. P. 235901.
  28. Подурец М.А., Симаков Г.В., Трунин Р.Ф. О фазовом равновесии в ударно-сжатом кварце и о характере кинетики фазового перехода // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1976. № 7. С. 3.
  29. LASL Shock Hugoniot Data / Ed. by Marsh S.P. Berkeley: Univ. of California Press, 1980.
  30. Erskine D. High Pressure Hugoniot of Sapphire // High-Pressure Science and Technology-1993 (AIP Conf. Proc. 309) / Eds. Schmidt S.C., Shaner J.W., Samara G.A., Ross M. AIP, 1994. V. 309. P. 141.
  31. Альтшулер Л.В., Подурец М.А., Симаков Г.В., Трунин Р.Ф. Высокоплотные формы флюорита и рутила // ФТТ. 1973. Т. 10. № 5. С. 1436.
  32. McQueen R.G., Marsh S.P., Fritz J.N. Hugoniot Equation of State of Twelve Rocks // J. Geophys. Res. 1967. V. 72. № 20. P. 4999.
  33. Duwal S., McCoy C.A., Weck P.F. et al. High-Precision Equation of State Data for TiO2: A Structural Analog of SiO2 // Phys. Rev. B. 2020. V. 102. № 2. P. 024105.
  34. Трунин Р.Ф., Симаков Г.В., Подурец М.А. Ударное сжатие пористого рутила // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1974. № 12. С. 13.
  35. Root S., Shulenburger L., Lemke R.W. et al. Shock Response and Phase Transitions of MgO at Planetary Impact Conditions // Phys. Rev. Lett. 2015. V. 115. № 19. P. 198501.
  36. McCoy C.A., Marshall M.C., Polsin D.N. et al. Hugoniot, Sound Velocity, and Shock Temperature of MgO to 2300 GPa // Phys. Rev. B. 2019. V. 100. № 1. P. 014106.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (164KB)
Indexing metadata
3.

Download (113KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 И.В. Ломоносов

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».