Estimation of the Thermodynamic Limit of Overheating for Bulk Water from Interfacial Properties

Abstract

The limit of overheating or expanding is an important property of liquids, which is relevant for the design and safety assessment of processes involving pressurized liquids. In this work, the thermodynamic stability limit -the so-called spinodal -of water is calculated by molecular dynamics computer simulation, using the molecular potential model of Baranyai and Kiss. The spinodal pressure is obtained from the maximal tangential pressure within a liquid-vapor interface layer. The results are compared to predictions of various equations of states. Based on these comparisons, a set of equations of state is identified which gives reliable results in the metastable (overheated or expanded) liquid region of water down to −55 MPa.

Anomalous fluid properties of carbon dioxide in the supercritical region: application to geological CO2 storage and related hazards

“…This equation of state was developed, and its parameters optimized, for the stable region of the phase diagram. Therefore the extension of metastable region might not be reliable, as it was already stated in the original Span and Wagner paper (1996) and discussed later in a similar case by Imre et al (2013). This statement is valid for other reference equation of state, tooalthough this is often overlooked (Imre et al 2013).…”

Metamaterials with negative compressibility — a novel concept with a long history

“…For water at room temperature, the estimated spinodal pressure is around −300 MPa, while the heterogeneous nucleation limit of "pure" (i.e. distilled) water is just a few MPa below zero (negative pressure means isotropic triaxial stretch) [7,17,18,28]. Systems changing from one phase to another (i.e.…”

Laterális nyomásprofil számításával összefüggõ problémák vizsgálata számítógépes szimulációval

“…Ilyen explozív forrás vagy ½gõzrobbanás½ következhet be, ha a rendszer igen gyors nyomáscsökkenés vagy hõmérsékletnövekedés hatására (például atomreaktorok hûtõvízkörének vagy kompresszált gáz tartályának sérülésekor) a homogén nukleáció megkezdõdése elõtt, hirtelen jut a spinodálishoz közeli állapotba. [29][30][31] Spinodálishoz közeli állapotok érhetõek el akkor is, ha a folyadék hirtelen kerül kontaktusba igen forró anyaggal (pl. magmával vagy fémolvadékkal).…”

“…36 Hipotézisüket Lennard-Jones folyadék 36 és CO 2 esetében 37 állapotegyenletekkel szemben tesztelték, míg víz esetében ezt a hipotézist használták fel különbözõ állapotegyenletek spinodálishoz közeli állapotokban mutatott jóságának vizsgálatára. 31 Az állapotegyenletek zömét azonban, a potenciálmodellekhez hasonlóan a spinodálistól távoli állapotokban paraméterezték, így jóságuk a spinodális közelében ugyancsak kétséges.…”