Термодинамические свойства стекла (CaO)0.5(Al2O3)0.1(SiO2)0.4

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Термодинамические свойства стекла состава (CaO)0.501(Al2O3)0.098(SiO2)0.401 (Ca40.10) исследованы с помощью двух методов – низкотемпературной вакуумной адиабатической калориметрии и высокотемпературной калориметрии сброса и растворения. Впервые определена энтальпия образования из оксидов (–17.6±2.6 кДж/моль). Показано, что теплоемкость монотонно возрастает с ростом температуры в диапазоне от 8 до 357 K; фазовых переходов в данном интервале температур не обнаружено. Результаты измерений теплоемкости аппроксимированы полуэмпирической моделью Планка–Эйнштейна. Подтверждена возможность применения инкрементной схемы для оценки теплоемкости трехкомпонентных стекол, образованных оксидами кальция, алюминия и кремния.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. С. Архипин

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова; Университет Гренобль-Альпы

Author for correspondence.
Email: Arkhipin@td.chem.msu.ru
Russian Federation, Москва, 119991; Гренобль, Франция, 38031

A. Pisch

Grenoble Alpes University

Email: Arkhipin@td.chem.msu.ru
France, Grenoble, 38031

С. В. Кузовчиков

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: Arkhipin@td.chem.msu.ru
Russian Federation, Москва, 119991

А. В. Хван

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: Arkhipin@td.chem.msu.ru
Russian Federation, Москва, 119991

Н. Н. Смирнова

Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Email: Arkhipin@td.chem.msu.ru
Russian Federation, Нижний Новгород, 603022

А. В. Маркин

Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Email: Arkhipin@td.chem.msu.ru
Russian Federation, Нижний Новгород, 603022

И. А. Успенская

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: Arkhipin@td.chem.msu.ru
Russian Federation, Москва, 119991

References

  1. Zajac M., Skocek J., Lothenbach B. et al. // Cem. Concr. Res. 2020. V. 129. P. 105975. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2020.105975
  2. Kucharczyk S., Zajac M., Stabler C. et al. // Cem. Concr. Res. 2019. V. 120. P. 77. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2019.03.004
  3. Westrum Jr E. // Trav. IVe Congr. Int. Verre. 1956. P. 396.
  4. Robie R.A., Hemingway B.S., H. Wilson.W. // Am. Mineral. 1978. V. 63. № 1–2. P. 109.
  5. Richet P., Robie R.A., Hemingway B.S. // Eur. J. Mineral. 1991. V. 3. № 3. P. 475.
  6. Richet P., Robie R.A., Hemingway B.S. // Geochim. Cosmochim. Acta 1993. V. 57. № 12. P. 2751. https://doi.org/10.1016/0016-7037(93)90388-D
  7. de Ligny D., Westrum E.F. // Chem. Geol. 1996. V. 128. № 1–4. P. 113. https://doi.org/10.1016/0009-2541(95)00167-0
  8. Richet P., Nidaira A., Neuville D.R. et al. // Geochim. Cosmochim. Acta. 2009. V. 73. № 13. P. 3894. https://doi.org/10.1016/j.gca.2009.03.041
  9. Navrotsky A., Hon R., Weill D. et al. // Geochim. Cosmochim. Acta. 1980. V. 44. № 10. P. 1409.
  10. Navrotsky A., Peraudeau G., McMillan P. et al. // Geochim. Cosmochim. Acta. 1982. V. 46. № 11. P. 2039. https://doi.org/10.1016/0016-7037(82)90183-1
  11. Varushchenko R.M., Druzhinina A.I., Sorkin E.L. // J. Chem. Thermodyn. 1997. V. 29. № 6. P. 623. https://doi.org/10.1006/jcht.1996.0173
  12. Voronin G.F., Kutsenok I.B. // J. Chem. Eng. Data 2013. V. 58. № 7. P. 2083. https://doi.org/10.1021/je400316m
  13. Voskov A.L., Kutsenok I.B., Voronin G.F. // Calphad. 2018. V. 61. P. 50. https://doi.org/10.1016/j.calphad.2018.02.001
  14. Kozin N.Yu., Voskov A.L., Khvan A.V. et al. // Thermochim. Acta. 2020. V. 688. P. 178600. https://doi.org/10.1016/j.tca.2020.178600
  15. Standard Material 720, Synthetic Sapphire (α-Al2O3), National Bureau of Standards, 1982.
  16. Arkhipin A.S., Pisch A., Zhomin G.M. et al. // J. Non Cryst. Solids 2023. V. 603. P. 122098. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2022.122098
  17. Richet P., Robie R.A., Hemingway B.S. // Geochim. Cosmochim. Acta. 1986. V. 50. № 7. P. 1521. https://doi.org/10.1016/0016-7037(86)90326-1
  18. Navrotsky A. // J. Am. Ceram. Soc. 2014. V. 97. № 11. P. 3349. https://doi.org/10.1111/jace.13278

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. XRD of the synthesised glass sample formed by CaO, Al2O3 and SiO2 oxides.

Download (106KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Temperature dependence of the heat capacity of the Ca40.10 glass sample: blue points - experimental data (Table 2), red line - calculation using the sum of Planck-Einstein functions, red dashed line - extrapolation using the sum of Planck-Einstein functions to 0 K and above 350 K.

Download (94KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Difference between the measured heat capacity of Ca40.10 glass (Table 2) and that calculated from equation (2) using the parameters from Table 3.

Download (99KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Deviation of the heat capacity of Ca40.10 glass from Debye's law of cubes (Cp ~ T3 at T → 0 K). The data are normalised to 1 mole of the formula unit of glass.

Download (75KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Enthalpy of dissolution as a function of the mole fraction of dissolved Ca40.10 glass in lead-borate melt at 1073.15 K (mrastv = 30.00 ± 0.05 g).

Download (78KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences