Measurement of the temperature of density maximum of water solutions using a convective flow technique

Cawley, M. F.; McGlynn, D.; Mooney, Priscilla A.

doi:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2005.11.018

Cited by 22 publications

(28 citation statements)

References 17 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Salts and sugars depress the temperature of maximum density in water [64]. For dilute solutions of simple electrolytes such as NaCl, there is a linear relationship between the concentration of the solute and the and depression of the temperature of maximum density, a relationship known as Despretz's law [65][66][67].…”

Section: A Suppression Of Heat Capacity Anomaly In Aqueous Solutionsmentioning

confidence: 99%

Behavior of supercooled aqueous solutions stemming from hidden liquid–liquid transition in water

Biddle

Holten

Анисимов

2014

The Journal of Chemical Physics

View full text Add to dashboard Cite

A popular hypothesis that explains the anomalies of supercooled water is the existence of a metastable liquid-liquid transition hidden below the line of homogeneous nucleation. If this transition exists and if it is terminated by a critical point, the addition of a solute should generate a line of liquid-liquid critical points emanating from the critical point of pure metastable water. We have analyzed thermodynamic consequences of this scenario. In particular, we consider the behavior of two systems, H2O-NaCl and H2O-glycerol. We find the behavior of the heat capacity in supercooled aqueous solutions of NaCl, as reported by Archer and Carter, to be consistent with the presence of the metastable liquid-liquid transition. We elucidate the non-conserved nature of the order parameter (extent of "reaction" between two alternative structures of water) and the consequences of its coupling with conserved properties (density and concentration). We also show how the shape of the critical line in a solution controls the difference in concentration of the coexisting liquid phases.

show abstract

Section: A Suppression Of Heat Capacity Anomaly In Aqueous Solutionsmentioning

confidence: 99%

Behavior of supercooled aqueous solutions stemming from hidden liquid–liquid transition in water

Biddle

Holten

Анисимов

2014

The Journal of Chemical Physics

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Значения коэффициентов для каждой из вели-чин взяты из статей авторов, ранее моделирующих конвективные течения вблизи максимума плотно-сти [8][9][10], и приведены в табл. 1.…”

Section: модель и постановка задачиunclassified

“…Полученные данные сравнивались с резуль-татами расчётов [8,9,13] и качественно совпадают с ними. На кривых охлаждения формируется ха-рактерная полочка (рис.…”

Section: результаты моделированияunclassified

“…Подробно структура конвективного потока вблизи максимума плотности воды эксперимен-тально и численно исследована в [9] на принци-пиально другой экспериментальной установке. Ис-следуемая жидкость помещалась в прямоугольную емкость, на двух противоположных вертикальных стенках которой двумя различными термостатами фиксировалась температура с заданной разницей 4…”

Section: Introductionunclassified

“…Авторы [9] изучили структуру та-кого потока в зависимости от состава эксперимен-тальной жидкости для достаточно широкого круга добавок (различные спирты, соли) и сделали вы-вод, что по структуре такого конвективного вихря можно судить об особенностях межмолекулярного взаимодействия водных растворов.…”

Section: Introductionunclassified

See 2 more Smart Citations

Some details of the cooling process of bacterial suspensions

Simonov

2017

PMIM

View full text Add to dashboard Cite

В статье представлены результаты экспериментального исследования процесса охлаждения водных бакте-риальных суспензий, помещенных в цилиндрический сосуд, стенки которого охлаждаются до температуры ниже, чем температура, при которой основа суспензии вода имеет максимальную плотность. Проведено прямое численное моделирование конвективного течения воды в такой системе. Описаны режимы течения, рассчитаны интегральные параметры. Исследовано влияние поверхностного натяжения на формирование структуры течения, показано его существенное влияние на скорость охлаждения сосуда.Ключевые слова: бактериальные суспензии, максимум плотности воды, свободная конвекция, эффект Ма-рангони ВведениеВода основа жизни на Земле и универсаль-ный растворитель не встречается в обычных условиях в чистом виде . Обычно в ней содер-жатся различные примеси и микроорганизмы, ко-торые, в ряде случаев, могут существенно влиять на её физико-механические свойства. Известно, что некоторые микроорганизмы, адаптируясь к усло-виям низких температур, научились вырабатывать вещества, существенно влияющие на процесс кри-стализации воды. Поиску, изучению и практическо-му применению таких веществ современные иссле-дователи уделяют значительное внимание [1,2].Следует учитывать, что вода уникальная жидкость и имеет множество аномалий. Одна из самых известных наличие максимума плотно-сти при температуре около 4• C. Об этой анома-лии известно давно, исследователи достаточно по-дробно и полно описывают её и объясняют её воз-никновение [3][4][5]. Суть аномалии в том, что чистая вода при давлении одна атмосфера имеет макси-мальную плотность 999,972 кг/м 3 при температу-ре 3,984• С [4], при 0 • С плотность воды меньше плотности максимума на 0,0132% и с повышением температуры до 8• С плотность уменьшается при-мерно на такую же величину. Тем не менее, столь небольшое изменение плотности определяет важ-нейшее для жизни на Земле свойство водоемов в холодное время покрываться коркой льда.Наличие максимума плотности приводит к то-му, что в несложных экспериментах, фиксирующих процесс охлаждения или нагревания воды в цилин-дрическом сосуде, температура в центре него изме-няется немонотонно. Это явление отмечалось мно-гими исследователями, но подробно и точно впер-вые экспериментально изучено в [6]. Авторы этой работы измеряли температуру в центре медного тонкостенного цилиндра (толщина стенок 2 мм) диаметром 40 мм и длиной 123 мм помещенного в охлаждающую рубашку, соединенную с двумя тер-мостатами, один из которых охлажден до темпера-туры −5• С, температура другого +16• С. Гидро-динамическая система позволяла быстро переклю-чать поток охлаждающей жидкости в рубашке с одного термостата на другой, что позволяло цик-лически охлаждать-нагревать экспериментальный цилиндр. Важно отметить, что цилиндр сверху за-крыт резьбовой крышкой, исключающей наличие воздуха, т.е. экспериментальная жидкость не име-ла свободной поверхности. В [6] воспроизводимо и достоверно зафиксировано характерное плато на кривой охлаждения экспериментальной жидкости, которой являлась смесь воды с тяжелой водо...

show abstract

Mineralisation of amethyst-bearing geodes in Ametista do Sul (Brazil) from low-temperature sedimentary brines: evidence from monophase liquid inclusions and stable isotopes

et al. 2014

View full text Add to dashboard Cite

Fluid inclusion studies in combination with hydrogen, oxygen and sulphur isotope data provide novel insights into the genesis of giant amethyst-bearing geodes in Early Cretaceous Paraná continental flood basalts at Amestita do Sul, Brazil. Monophase liquid inclusions in colourless quartz, amethyst, calcite, barite and gypsum were analysed by microthermometry after stimulating bubble nucleation using single femtosecond laser pulses. The salinity of the fluid inclusions was determined from ice-melting temperatures and a combination of prograde and retrograde homogenisation temperatures via the density maximum of the aqueous solutions. Four mineralisation stages are distinguished. In stage I, celadonite, chalcedony and pyrite formed under reducing conditions in a thermally stable environment. Low δ 34 S V-CDT values of pyrite (−25 to −32‰) suggest biogenic sulphate reduction by organotrophic bacteria. During the subsequent stages II (amethyst, goethite and anhydrite), III (early subhedral calcite) and IV (barite, late subhedral calcite and gypsum), the oxidation state of the fluid changed towards more oxidising conditions and microbial sulphate reduction ceased. Three distinct modes of fluid salinities around 5.3, 3.4 and 0.3 wt% NaCl-equivalent characterise the mineralisation stages II, III and IV, respectively. The salinity of the stage I fluid is unknown due to lack of fluid inclusions. Variation in homogenisation temperatures and in δ 18 O values of amethyst show evidence of repeated pulses of ascending hydrothermal fluids of up to 80-90 °C infiltrating a basaltic host rock of less than 45 °C. Colourless quartz and amethyst formed at temperatures between 40 and 80 °C, while the different calcite generations and late gypsum precipitated at temperatures below 45 °C. Calculated oxygen isotope composition of the amethystprecipitating fluid in combination with δD values of amethyst-hosted fluid inclusions (−59 to −51‰) show a significant 18 O-shift from the meteoric water line. This 18 O-shift, high salinities of the fluid inclusions with chloride-sulphate composition, and high δ 34 S values of anhydrite and barite (7.5 to 9.9‰) suggest that sedimentary brines from deeper parts of the Guaraní aquifer system must have been responsible for the amethyst mineralisation.

show abstract

Measurement of the temperature of density maximum of water solutions using a convective flow technique

Cited by 22 publications

References 17 publications

Behavior of supercooled aqueous solutions stemming from hidden liquid–liquid transition in water

Behavior of supercooled aqueous solutions stemming from hidden liquid–liquid transition in water

Some details of the cooling process of bacterial suspensions

Mineralisation of amethyst-bearing geodes in Ametista do Sul (Brazil) from low-temperature sedimentary brines: evidence from monophase liquid inclusions and stable isotopes

Contact Info

Product

Resources

About