Отправить статью по E-mail 
Кристаллизация газонасыщенных слоев аморфного льда с зародышевыми кристаллами
- Авторы: Файзуллин М.З.1, Виноградов А.В.1, Томин А.С.1, Коверда В.П.1, Брюханов В.М.1
-
Учреждения:
- Институт теплофизики УрО РАН
- Выпуск: Том 63, № 1 (2025)
- Страницы: 85-90
- Раздел: Тепломассообмен и физическая газодинамика
- URL: https://journals.rcsi.science/0040-3644/article/view/320072
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0040364425010137
- ID: 320072
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Экспериментально исследована самопроизвольная кристаллизация газонасыщенных слоев аморфного льда, полученных низкотемпературной конденсацией сверхзвуковых потоков разреженного пара и этана при их различной ориентации относительно охлаждаемой подложки. Присутствие в неравновесной среде кристаллических зародышей, образованных в сверхзвуковом потоке пара, обеспечивает условия для инициирования «горячих» центров и переход к спонтанной кристаллизации газонасыщенного слоя с образованием газового гидрата. Полученные образцы содержали высокую концентрацию газа, значительно превышающую его концентрацию для гидрата этана в равновесном состоянии. Высокая газонасыщенность указывает на присутствие молекул газа в пористой среде конденсата в свободном состоянии.
Об авторах
М. З. Файзуллин
Институт теплофизики УрО РАН
Email: faizullin@itp.uran.ru
г. Екатеринбург, Россия
А. В. Виноградов
Институт теплофизики УрО РАН
Email: faizullin@itp.uran.ru
г. Екатеринбург, Россия
А. С. Томин
Институт теплофизики УрО РАН
Email: faizullin@itp.uran.ru
г. Екатеринбург, Россия
В. П. Коверда
Институт теплофизики УрО РАН
Email: faizullin@itp.uran.ru
г. Екатеринбург, Россия
В. М. Брюханов
Институт теплофизики УрО РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: faizullin@itp.uran.ru
г. Екатеринбург, Россия
Список литературы
- Mishima O. Reversible First-order Transition between Two H2O Amorphs at ~0.2 GPa and ~135 K // J. Chem. Phys. 1994. V. 100. № 8. P. 5910.
- Loerting T., Salzmann C., Kohl I., Mayer E., Hallbrucker A. A Second Distinct Structural “State” of High-density Amorphous Ice at 77 K and 1 bar // Phys. Chem. Chem. Phys. 2001. № 3. P. 5355.
- Loerting T., Winkel K., Seidl M., Bauer M., Mitterdorfer C., Handle P.H., Salzmann C.G., Mayer E., Finneyd J.L., Bowron D.T. How Many Amorphous Ices Are There? // Phys. Chem. Chem. Phys. 2011. № 13. P. 8783.
- Tonauer C.M., Fidler L.-R., Giebelmann J., Yama- shita K., Loerting T. Nucleation and Growth of Crystalline Ices from Amorphous Ices // J. Chem. Phys. 2023. V. 158. 141001.
- Stevenson K.P., Kimmel G.A., Dohnalek Z., Scott Smith R., Kay B.D. Controlling the Morphology of Amorphous Solid Water // Science. 1999. V. 283. P. 1505.
- Kimmel G.A., Stevenson K.P., Dohnalek Z., Scott Smith R., Kay B.D. Control of Amorphous Solid Water Morpho- logy Using Molecular Beams. I. Experimental Results // J. Chem. Phys. 2001. V. 114. № 12. P. 5284.
- Faizullin M.Z., Vinogradov A.V., Tomin A.S., Koverda V.P. Nonstationary Nucleation (Explosive Crystallization) in Layers of Amorphous Ice Prepared by Low-temperature Condensation of Supersonic Molecular Beams // Int. J. Heat Mass Transfer. 2017. V. 108. P. 1292.
- Файзуллин М.З., Виноградов А.В., Томин А.С., Коверда В.П. Исследование процессов конденсации и кристаллизации при образовании газовых гидратов в сверхзвуковых струях // ТВТ. 2019. Т. 57. № 5. С. 769.
- Faizullin M.Z., Vinogradov A.V., Koverda V.P. Hydrate Formation in Layers of Gas-saturated Amorphous Ice // Chem. Eng. Sci. 2015. V. 130. P. 135.
- Sloan E.D., Koh C.A. Clathrate Hydrates of Natural Gases. 3rd ed. Boca Raton: CRC Press, 2007. 752 p.
- Kvendolden K. Gas Hydrates–Geological Perspective and Global Change // Rev. Geophys. 1993. V. 31. № 2. P. 173.
- Hag B.U. Gas Hydrates: Greenhouse Nightmare? Energy Panacea or Pipe Dream? // GSA Today. 1998. V. 8. № 11. P. 1.
- Чернов А.А. Процессы кристаллизации. В кн.: Современная кристаллография. Т. 3. М.: Наука, 1980. С. 162.
- Suga H., Seki S. Thermodynamic Investigation on Glassy States of Pure Simple Compounds // J. Non-Cryst. Solids. 1974. V. 16. № 2. P. 171.
- Ghormley J.A. Enthalpy Changes and Heat-capacity Changes in the Transformations from High-surface- area Amorphous Ice to Stable Hexagonal Ice // J. Chem. Phys. 1968. V. 48. № 7. P. 503.
- Файзуллин М.З., Виноградов А.В., Коверда В.П. Свойства газовых гидратов, полученных неравновесной конденсацией молекулярных пучков // ТВТ. 2014. Т. 52. № 6. С. 852.
- Uhlmann D.R. A Kinetic Treatment of Glass Formation // J. Non-Cryst. Solids. 1972. V. 7. № 2. P. 337.
- Faizullin M.Z., Skokov V.N., Koverda V.P. Glass Transition and Crystallization of Water and Aqueous Solutions of Organic Liquids // J. Non-Cryst. Solids. 2010. V. 356. № 23–24. P. 1153.
- Torchet G., Schwartz J., Farges J., de Feraudy M.F., Raoult B. Structure of Solid Water Formed in a Free Jet Expansion // J. Chem. Phys. 1983. V. 79. № 12. P. 6196.
- Yakushev V.S., Istomin V.A. Gas Hydrate Self-preservation Effect. In: Physics and Chemistry of Ice / Eds. Maeno N., Hondoh T. Sapporo: Hokkaido Univ. Press, 1992. P. 136.
- Stern L.A., Circone S., Kirby S.H., Durham W.B. Ano-malous Preservation of Pure Methane Hydrate at 1 atm // J. Phys. Chem. B. 2021. V. 105. P. 1756.
Дополнительные файлы
