Энтропийные особенности проявления PeTa эффекта при фазовых превращениях воды
Аннотация
Обсуждается гипотеза о возникновении нетеплового излучения сред при фазовом переходе I-го рода при конденсации пара или кристаллизации расплава (PeTa эффект), высказанная В. А. Татарченко и М. Е. Перельманом. Общепринятая точка зрения заключается в том, что скрытая теплота фазового превращения может выделяться только в виде теплоты. В своих рассуждениях авторы гипотезы при доказательстве существования эффекта возникновения нетеплового излучения и рассмотрении подтверждающих его фактов не учитывали особенностей начального и конечного состояний среды (то есть их энтропию). Для уточнения физики процесса кристаллизации
жидкости и возможности появления нетеплового излучения нами рассмотрены особенности случая кристаллизации воды и образования льда. На этот процесс ссылаются авторы гипотезы для ее доказательства. Показано, что в условиях разнообразных экспериментов необходимо ассматривать как состояние (структуру) исходных образцов воды, так и образовавшегося льда, который может состоять из различных кристаллических модификаций с хаотической укладкой. Эти особенности начальных и конечных состояний, то есть знание энтропии образцов воды и льда в условиях реальных экспериментов и для наблюдаемых природных явлений, усложняют оценки характеристик возможного излучения. Энтропия начального и конечного состояний определяются процедурой приготовления системы и особенностями динамики фазового перехода. Ее значения зависят от макроскопических параметров, а также от микроструктуры сред, определение которых в каждом конкретном случае является весьма сложной задачей. Кроме того, во многих случаях приходится иметь дело с метастабильными средами, для которых необходим учет влияния флуктуаций на протекание процесса фазового перехода и не применимы представления равновесной термодинамики. Однако именно для таких сред возможно возникновение нетепловых излучений в соответствии с законами самоорганизации в нелинейных слабо неравновесных объектах. В эксперименте с замораживанием концентрированного спирта с целью получения глубоко переохлажденной воды в настоящей работе показан способ приготовления низкоэнтропийной среды с последующим ее фазовым превращением в лед. Представляется, что
для нахождения характеристик PeTa излучения требуется учет энтропийных ограничений в каждом конкретном случае, что позволит оценить спектр возможных нетепловых излучений и их характеристики.
Скачивания
Литература
Perelman M. E., Tatartchenko V. A. Phase transition of the first kind as radiation processes. Physics Letters A. 2008;372(12): 2480–2483. https://doi.org/10.1016/j.physleta.2007.11.056
Tatartchenko V. A., Smirnov P. V., Wu Y. First order phase transitions as radiation processes. Optics and Photonics Journal. 2013;3: 1–12. https://doi.org/10.4236/opj.2013.38A001
Tatartchenko V. A. Sonoluminescence as the PeTa radiation. Optics and Photonics Journal. 2017;7: 27–55. https://doi.org/10.4236/opj.2017.72004
Bordonsky G. S., Gurulev A. A., Orlov A. O., Tsyrenzhapov S. V Amplification of microwave radiation in ice upon pressure-induced phase transition. Technical Physics Letters. 2012;38(10): 884–886. https://doi.org/10.1134/S1063785012100045
Bychkov I.V., Golunov V.A., Kalenov D.S., Kamancev A.P., Kuchin D.S., Koledov V.V., Kuzmin D.A., Meriakri V.V., fon Gratovski S.V., Parhomenko M.P., Mashirov A.V., SHavrov V.G. Sobstvennoe izluchenie i koefficient otrazheniya EMV v diapazone 8 mm splavov Ni2.14Mn0.81GaFe0.05 i TiNi v temperaturnom intervale vblizi fazovfh perekhodov 1-go i 2-go roda [The intrinsic radiation and electromagnetic wave reflection coefficient in the range of 8 mm of Ni2,14Mn0,81GaFe0,05 and Ti-Ni alloys in the temperature interval near the phase transitions of the 1st and 2nd order]. Zhurnal radioelektroniki = Journal of Radio Electronics. 2014;(12): 1–20. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=23206423 (In Russ.)
Tatartchenko V. A. Bubble glow at hydrothermal vents as the PeTa radiation. Optics and Photonics Journal. 2019;9(11): 189–217. https://doi.org/10.4236/opj.2019.911017
Petrushkin S. V., Samarcev V. V. Lazernoe ohlazhdenie tverdyh tel [Laser cooling of solids]. Moscow: Fizmatlit. Publ.; 2004. 224 p. (In Russ.)
Salzmann C. G. Advances in the experimental exploration of water’s phase diagram. The Journal of Chemical Physics. 2019;150(6): 060901. https://doi.org/10.1063/1.5085163
Leoni P., Russo J. Non-classical nucleation pathway in stacking-disordered crystals. Physical Review X. 2021;11(3). https://doi.org/10.1103/physrevx.11.031006
Rosenfeld D., Woodley W. L. Deep convective clouds with sustained supercooled liquid water down to –37.5 °C. Nature. 2000;405(6785): 440–442. https://doi.org/10.1038/35013030
Gallo P., Amann-Vinkel K., Angell C. A., Anisimov M. A., Caupin F., Chakravarty C., Lascaris E., Loerting T., Panagiotopoulos A. Z., Russo J., Sellberg J. A., Stanley H. E., Tanaka H., Vega C., Xu L., Petterson L. G. M. Water: a tail of two liquids. Chemical Review. 2016;116(13): 7463–7500. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00750
Bordonskiy G. S., Gurulev A. A. Regarding physical and chemical transformations with the involvement of water near –45 °C. Kondensirovannye sredy i mezhfaznye granitsy = Condensed Matter and Interphases. 2019;21(4): 478–489. https://doi.org/10.17308/kcmf.2019.21/2359
Limmer D. T, Chandler D., Phase diagram of supercooled water confined to hydrophilic nanopores. Journal of Chemical Physics. 2012;137(4): 044509/11.https://doi.org/10.1063/1.4737907
Shibkov A. A. Intrinsic electromagnetic radiation of growing ice. Vestnik Tambovskogo Universiteta = Tambov University Reports. Series Natural and Technical Sciences. 2009;14(6): 1192–1195. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=13067701(In Russ., abstract in Eng.)
Prigozhin I. Introduction to thermodynamics of irreversible processes. New York: Interscience Publishers; 1961. 119 p.
Copyright (c) 2021 Конденсированные среды и межфазные границы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
