УДК 536.421; 536.6
Воронов В.П., Кияченко Ю.Ф., Пикина Е.С., Поднек В.Э.
КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ПРИРОДЫ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАВЛЕНИЯ ЛЬДА В ПОРИСТОЙ СРЕДЕ
Аннотация
С помощью метода адиабатического калориметра исследовано предплавление льда в пористом стекле CPG 500 со средним диаметром цилиндрических пор 500 ангстрем. Показано, что низкотемпературная поправка к кажущейся теплоемкости порового льда, обусловленная тепловым эффектом поверхностного плавления, является степенной функцией приведенного удаления от температуры плавления объемного льда с показателем 4/3. Последнее, в предположение температурной независимости удельной теплоты плавления порового льда, указывает на классический (Ван-дер-Ваальсов) механизм поверхностного плавления, при котором толщина пленки квазижидкого слоя воды на поверхности пористой среды расходится степенным образом с показателем 1/3 с приближением снизу к нулю градусов Цельсия.
Ключевые слова: лед, пористая среда, поверхностное плавление, квазижидкий слой, теплоемкость.
Voronov V.P., Kiyachenko Yu.F., Pikina E.S., Podnek V.E.
CALORIMETRY STUDY OF NATURE OF SURFACE-INDUCED MELTING OF ICE IN POROUS MEDIUM
Abstract
Surface-induced melting of ice confined in controlled porous glass (CPG) with an average diameter of cylindrical pores of 500 angstrom is studied by adiabatic calorimetry at the temperatures down to 250 K. We have found that a low-temperature excess of the apparent heat capacity of ice is associated with ice premelting contribution that grows on heating as an inverse power of deviation from the bulk ice melting temperature, with an exponent 4/3. Under assumption of temperature-independent latent heat of ice melting, we concluded that low-temperatures surface-induced melting of water ice is controlled by the van der Waals interfacial repulsion resulting in a power-law divergence of the quasi-liquid layer thickness with an exponent 1/3 under approaching zero Celsius.
Keywords: ice, porous medium, surface melting, quasi-liquid layer, heat capacity.
DOI 10.29222/ipng.2078-5712.2016-14.art23
Полный текст статьи в формате PDF
Чтение статьи в формате FlashPaper