Дослідження рівняння стану високого тиску в мантії Землі з акцентом на систему MgSiO3−MgO

С. Гаурав$^{1}$, С. Шанкарб$^{2}$, Арвінд Мішра$^{3}$, С. Канвар$^{1}$, Пратібха К$^{1}$

$^{1}$Кафедра прикладної фізики, Університет Аміті, Аміті Роуд, сектор 125, 122413 Нойда, Індія
$^{2}$Лабораторія експериментальних досліджень, кафедра прикладної фізики, коледж АРСД, Делійський університет, анклав Дхаула Куан I, 110021 Нью-Делі, Індія
$^{3}$Кафедра прикладних та гуманітарних наук, Інститут технологій та менеджменту ім. Г. Л. Баджаджа, 201303 Нойда, Індія

Отримано: 16.01.2024; остаточний варіант - 25.09.2024. Завантажити: PDF

Термодинамічні характеристики системи MgSiO3−MgO визначено з використанням модифікованої форми Шенкерового рівняння стану, відомого як «Шенкерове рівняння з урахуванням вищих порядків». Ця адаптація включає члени вищого порядку Шенкерового рівняння стану. Шенкерове рівняння з врахуванням вищих порядків оцінено за критеріями Стейсі, щоб забезпечити узгодженість у зміні залежности ізотермічного об’ємного модуля від тиску. У порівняльній аналізі термодинамічні властивості, одержані з Шенкерового рівняння з урахуванням вищих порядків, порівняно з термодинамічними властивостями, одержаними з відомих класичних моделів Шенкерового рівняння стану, а також з аналізою електронних внесків. Це демонструє надійність запропонованого методу Шенкерового рівняння з врахуванням вищих порядків для розрахунку термодинамічних властивостей подібних систем за високих тисків. Крім того, сформульовано вирази для об’ємного модуля та його похідних за тиском, які поширено на теоретичну границю нескінченного тиску. Ці одержані вирази є цінними для проведення більш складної аналізи термопружніх властивостей вищих порядків.

Ключові слова: рівняння стану, критерії Стейсі, теплове розширення, Ґрюнайзенів параметер.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v47/i06/0601.html

PACS: 05.70.Ce, 62.20.de, 62.50.-p, 64.30.Jk, 65.40.De, 91.32.Gh, 91.60.Gf


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. O. L. Anderson, Equations of State of Solids for Geophysics and Ceramic Science (New York: NY: 1995; online edn, Oxford Academic: 2023).
  2. F. D. Stacey, B. J. Brennan, and R. D. Irvine, Geophysical Surveys, 4, No. 3: 189 (1981).
  3. F. D. Stacey, Rep. Prog. Phys., 73, No. 4: 046801 (2010).
  4. A. Keane, Aust. J. Phys., 7, No. 2: 322 (1954).
  5. F. D. Murnaghan, Proc. Natl. Acad. Sci., 30, No. 9: 244 (1944).
  6. J. Shanker, K. Sunil, and B. S. Sharma, Phys. Earth Planet. Inter., 262: 41 (2017).
  7. S. S. Kushwah and J. Shanker, Phys. B, 253, Nos. 1–2: 90 (1998).
  8. F. D. Stacey, Phys. Earth Planet. Inter., 89, Nos. 3–4: 219 (1995).
  9. S. Gaurav, S. Shankar, A. Raghav, P. Kumari, and M. Singh, Russ. J. Earth Sci., 22: 2 (2022).
  10. P. Vinet, J. Ferrante, J. H. Rose, and J. R. Smith, J. Geophys. Res.: Solid Earth, 92, No. B9: 9319 (1987).
  11. S. Gaurav, B. S. Sharma, S. B. Sharma, and S. C. Upadhyaya, Phys. B, 322, No. 3: 328 (2002).
  12. R. Rydberg, Zeitschrift für Physik, 73: 376 (2013).
  13. J. Shanker, B. Singh, and S. S. Kushwah, Phys. B, 229, Nos. 3–4: 419 (1997).
  14. M. Born and K. Huang, Am. J. Phys., 23, No. 7: 474 (2005).
  15. J. Hama and K. Suito, J. Phys.: Condens. Matter, 8, No. 1: 67, (1996).
  16. J. Shanker, S. S. Kushwah, and M. P. Sharma, Phys. B, 271, Nos. 1–4: 158 (1999).
  17. J. Shanker, B. P. Singh, and K. Jitendra, Condens. Matter. Phys., 11, No. 4: 681 (2008).
  18. S. Rekha, K. Sunil and B. S. Sharma, High Temperatures – High Pressures, 46, Iss. 6: 449 (2017).
  19. F. D. Stacey, J. Phys.: Condens. Matter, 11, No. 2: 575 (1999).
  20. F. D. Stacey, Geophys. J. Int., 143, No. 3: 621 (2000).
  21. T. S. Sokolova, P. I. Dorogokupets, K. D. Litasov, B. S. Danilov, and A. M. Dymshits, High Pressure Res., 38, No. 3: 193 (2018).
  22. P. I. Dorogokupets, A. M. Dymshits, K. D. Litasov, and T. S. Sokolova, Sci. Rep., 7: 1 (2017).
  23. K. Sunil, P. K. Singh, and B. S. Sharma, Mod. Phys. Lett. B, 26, No. 22: (2012).
  24. J. Shanker, K. Sunil, and B. S. Sharma, Phys. B, 407, No. 12: 2082 (2012).
  25. F. D. Stacey and P. M. Davis, Phys. Earth Planet. Inter., 142, Nos. 3–4: 137 (2004).
  26. F. D. Stacey, Rep. Prog. Phys., 68: 341 (2005).
  27. J. Shanker, K. Sunil, and B. S. Sharma, Phys. Earth Planet. Inter., 262: 41 (2016).
  28. L. Knopoff, J. Geophys. Res., 68: 2929 (1963).
  29. S. Gaurav, S. Shankar, Arvind Mishra, and S. P. Singh, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 45, No. 10: 1151 (2023).