Fig. 1. I modelli di interfaccia astratti tra la fase A e la fase B. a:il modello di interfaccia di Gibbs sharp; b:il modello di interfaccia uniforme; c:il modello di interfaccia diffusa. h è lo spessore dell'interfaccia. Φ è il parametro dell'ordine nell'interfaccia, che è una funzione della posizione h. Attestazione:ZHANG Lianhai
La variazione di stato e la transizione di fase dell'acqua non uniforme nei suoli svolgono un ruolo importante nella simulazione del processo idrotermale nelle regioni fredde, la formazione e la decomposizione degli idrati, esplorando acqua e ghiaccio nella Luna, e altre domande mutevoli relative alle interfacce acquose.
Recentemente, la caratterizzazione dello stato idrico del suolo è stata sempre più focalizzata sulla scienza del suolo, ma esiste ancora una scarsa comprensione nella sua natura non uniforme.
I ricercatori del Northwest Institute of Eco-Environment and Resources dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) hanno recentemente cercato di proporre un quadro teorico per caratterizzare ulteriormente la natura non uniforme dell'acqua del suolo e le sue dinamiche di transizione di fase.
Hanno introdotto i metodi di teoria statica e dinamica dell'acqua non uniforme basati su un modello di interfaccia diffuso per analizzare la dinamica dello stato dell'acqua non uniforme, la densità dell'acqua e la pressione interstiziale.
Il risultato chiarisce i concetti di stato dell'acqua interstiziale, pressione interstiziale e potenziale matriciale nella meccanica classica del suolo.
I ricercatori hanno anche proposto di proporre la teoria della transizione di fase dell'acqua non uniforme e hanno scoperto che l'equazione generalizzata di Clausius-Clapeyron (GCCE) è coerente con l'equazione di Clapeyron in natura.
Per di più, hanno dimostrato che la non uniformità spaziale dell'acqua di interfaccia e la sua transizione di fase hanno un vantaggio competitivo per questioni chiave come la non uniformità spaziale della densità suolo-acqua, domande del GCCE, fusione a pressione, promuovere l'effetto dei substrati sulla formazione di idrati e altri.
Fig. 2. Il diagramma schematico su due diverse modalità di transizione di fase. La cella blu e la cella vuota presentano lo spazio del volume di transizione di fase (PWSwPT) e il resto dell'acqua dei pori non associato ma influenzato dalla transizione di fase (PWSaPT), rispettivamente. La dimensione della cella indica il volume dell'acqua dei pori associato al processo rilevante. Nella modalità Clapeyron, il volume specifico dell'acqua è inferiore a quello del ghiaccio a causa della massa costante (Mi =Mw) e del volume modificato (Vw
Questi risultati evidenziano il ruolo dell'unità substrato-acqua nella scienza del suolo e forniscono una base teorica per le scienze ingegneristiche e ambientali relative al suolo ghiacciato.
I risultati rilevanti sono stati pubblicati in Progressi nella scienza dei colloidi e delle interfacce , intitolato "Distribuzione dello stato spaziale e transizione di fase dell'acqua non uniforme nei suoli:implicazioni per l'ingegneria e le scienze ambientali".
