Fig. 1. Les modèles d'interface abstraits entre la phase A et la phase B. a :le modèle d'interface de Gibbs pointu; b :le modèle d'interface uniforme; c :le modèle d'interface diffuse. h est l'épaisseur de l'interface. est le paramètre de commande dans l'interface, qui est fonction de l'emplacement h. Crédit :ZHANG Lianhai
La variation d'état et la transition de phase de l'eau non uniforme dans les sols jouent un rôle important dans la simulation des processus hydrothermaux dans les régions froides, la formation et la décomposition des hydrates, explorer l'eau et la glace dans la Lune, et d'autres questions changeantes liées aux interfaces aqueuses.
Récemment, la caractérisation de l'état de l'eau du sol s'est de plus en plus concentrée sur la science du sol, mais il existe encore une mauvaise compréhension dans sa nature non uniforme.
Des chercheurs du Northwest Institute of Eco-Environment and Resources de l'Académie chinoise des sciences (CAS) ont récemment tenté de proposer un cadre théorique pour caractériser davantage la nature non uniforme de l'eau du sol et sa dynamique de transition de phase.
Ils ont introduit les méthodes théoriques statiques et dynamiques de l'eau non uniforme basées sur un modèle d'interface diffuse pour analyser la dynamique de l'état de l'eau non uniforme, la densité de l'eau et la pression interstitielle de l'eau.
Le résultat clarifie les concepts d'état de l'eau interstitielle, pression interstitielle et potentiel matriciel en mécanique classique des sols.
Les chercheurs ont également proposé que la théorie de transition de phase de l'eau non uniforme a été proposée et ont trouvé que l'équation de Clausius-Clapeyron généralisée (GCCE) est cohérente avec l'équation de Clapeyron dans la nature.
Par ailleurs, ils ont montré que la non-uniformité spatiale de l'eau d'interface et sa transition de phase ont un avantage concurrentiel pour des problèmes clés tels que la non-uniformité spatiale de la densité sol-eau, questions du GCCE, fusion sous pression, favorisant l'effet des substrats sur la formation d'hydrates et autres.
Fig. 2. Le schéma de principe sur deux modes de transition de phase différents. La cellule bleue et la cellule vide présentent l'espace de volume de transition de phase (PWSwPT) et le reste de l'eau interstitielle non associée à mais affectée par la transition de phase (PWSaPT), respectivement. La taille de la cellule indique le volume d'eau interstitielle associé au processus pertinent. En mode Clapeyron, le volume spécifique d'eau est inférieur à celui de la glace en raison de la masse constante (Mi =Mw) et du volume modifié (Vw
Ces résultats mettent en évidence le rôle de l'unité substrat-eau dans la science du sol et fournissent une base théorique pour l'ingénierie et les sciences de l'environnement relatives au sol gelé.
Des résultats pertinents ont été publiés dans Avancées dans la science des colloïdes et des interfaces , intitulé "Distribution de l'état spatial et transition de phase de l'eau non uniforme dans les sols :implications pour l'ingénierie et les sciences de l'environnement."
