Fig. 1. Los modelos de interfaz abstractos entre la fase A y la fase B. a:el modelo de interfaz aguda de Gibbs; b:el modelo de interfaz uniforme; c:el modelo de interfaz difusa. h es el grosor de la interfaz. Φ es el parámetro de orden en la interfaz, que es una función de la ubicación h. Crédito:ZHANG Lianhai
La variación de estado y la transición de fase del agua no uniforme en los suelos juegan un papel importante en la simulación de procesos hidrotermales en regiones frías. la formación y descomposición de hidratos, explorando agua y hielo en la Luna, y otras cuestiones cambiantes relacionadas con las interfaces acuosas.
Recientemente, el carácter del estado del agua del suelo se centró cada vez más en la ciencia del suelo, pero todavía existe una comprensión deficiente de su naturaleza no uniforme.
Investigadores del Instituto Noroeste de Ecoambiente y Recursos de la Academia de Ciencias de China (CAS) intentaron recientemente proponer un marco teórico para caracterizar aún más la naturaleza no uniforme del agua del suelo y su dinámica de transición de fase.
Introdujeron los métodos de teoría estática y dinámica del agua no uniforme basados en el modelo de interfaz difusa para analizar la dinámica del estado del agua no uniforme y la densidad del agua y la presión del agua de poro.
El resultado aclara los conceptos de estado del agua intersticial, presión de agua intersticial y potencial matricial en la mecánica clásica del suelo.
Los investigadores también propusieron que se propuso la teoría de transición de fase del agua no uniforme y encontraron que la ecuación generalizada de Clausius-Clapeyron (GCCE) es consistente con la ecuación de Clapeyron en la naturaleza.
Es más, demostraron que la no uniformidad espacial del agua de interfaz y su transición de fase tienen una ventaja competitiva para cuestiones clave como la no uniformidad espacial de la densidad del agua del suelo, cuestiones de GCCE, derretimiento a presión, favoreciendo el efecto de los sustratos sobre la formación de hidratos y otros.
Fig. 2. El diagrama esquemático en dos modos de transición de fase diferentes. La celda azul y la celda en blanco presentan el espacio de volumen de transición de fase (PWSwPT) y el resto del agua de poro no asociada pero afectada por la transición de fase (PWSaPT), respectivamente. El tamaño de la celda denota el volumen de agua de los poros asociado con el proceso relevante. En el modo Clapeyron, el volumen específico de agua es menor que el del hielo debido a la masa constante (Mi =Mw) y al cambio de volumen (Vw
Estos resultados destacan el papel de la unidad sustrato-agua en la ciencia del suelo y proporcionan una base teórica para la ingeniería y las ciencias ambientales en relación con el suelo congelado.
Se han publicado resultados relevantes en Avances en ciencia de interfases y coloides , titulado "Distribución espacial del estado y transición de fase de aguas no uniformes en suelos:implicaciones para las ciencias ambientales y de ingeniería".
