Equations of State for Sapphire, Silica, Periclase, and Rutile

I. V. Lomonosov; Ломоносов И. В.

doi:10.31857/S004036442303016X

Equations of State for Sapphire, Silica, Periclase, and Rutile

Authors: Lomonosov I.V.¹
Affiliations:
1. Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry, Russian Academy of Sciences
Issue: Vol 61, No 3 (2023)
Pages: 473-476
Section: Articles
URL: https://rjsvd.com/0040-3644/article/view/653125
DOI: https://doi.org/10.31857/S004036442303016X
ID: 653125

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription or Fee Access

Abstract

Equations of state for sapphire, silica, periclase, and rutile have been developed, which are applicable in a wide range of pressures and densities. The results of a comparison with available data obtained at high pressures in shock-wave experiments for crystalline and porous samples are presented.

About the authors

I. V. Lomonosov

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: ivl143@ficp.ac.ru
Chernogolovka, Moscow oblast, Russia

References

Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука, 1966, 688 с.
Фортов В.Е. Уравнения состояния вещества от идеального газа до кварк-глюонной плазмы. М.: Физматлит, 2012. 492 с.
Фортов В.Е. Физика высоких плотностей энергии. М.: Физматлит, 2013. 505 с.
Фортов В.Е. Мощные ударные волны на земле и в космосе. М.: Физматлит, 2018. 416 с.
Николаев Д.Н., Кулиш М.И., Дудин С.В. и др. Ударная сжимаемость монокристаллического кремния в диапазоне давления 280–510 ГПа // ТВТ. 2021. Т. 59. № 6. С. 860.
Минцев В.Б. Динамические методы в физике неидеальной плазмы. Начало // ТВТ. 2021. Т. 59. № 6. С. 885.
Knudson M.D., Desjarlais M.P. Adiabatic Release Measurements in α-Quartz between 300 and 1200 GPa: Characterization of α-Quartz as a Shock Standard in the Multimegabar Regime // Phys. Rev. B. 2013. V. 88. P. 184107.
Ломоносов И.В., Фортова С.В. Широкодиапазонные полуэмпирические уравнения состояния вещества для численного моделирования высокоэнергетических процессов // ТВТ. 2017. Т. 55. № 4. С. 596.
Кормер С.Б., Фунтиков А.И., Урлин В.Д., Колесникова А.Н. Динамическое сжатие пористых металлов и уравнение состояния с переменной теплоемкостью при высоких температурах // ЖЭТФ. 1962. Т. 42. С. 686.
Калиткин Н.Н., Кузьмина Л.В. Таблицы термодинамических функций вещества при высокой концентрации энергии: Препринт № 35. М.: ИПМ АН СССР, 1975.
Mineral Physics & Crystallography: A Handbook of Physical Constants / Ed. T.J. Ahrens. V. 2. Washington, DC: AGU, 1995. 354 p.
Wackerle J. Shock-wave Compression of Quartz // J. Appl. Phys. 1962. V. 33. № 3. P. 922.
Panero W.R., Benedetti L.R., Jeanloz R. Equation of State of Stishovite and Interpretation of SiO2 Shock Compression Data // J. Geophys. Res.: Solid Earth. 2003. V. 108. № B1. P. ECV 5-1.
Millot M., Dubrovinskaia N., Černok A. et al. Shock Compression of Stishovite and Melting of Silica at Planetary Interior Conditions // Science. 2015. V. 347. № 6220. P. 418.
Schoelmerich M.O., Tschentscher T., Bhat S. et al. Evidence of Shock-compressed Stishovite above 300 GPa // Sci. Rep. 2020. V. 10. № 1. P. 1.
Ададуров Г.А., Дремин А.Н., Першин С.В. и др. Ударное сжатие кварца // ПМТФ. 1962. № 4. С. 91.
Альтшулер Л.В., Трунин Р.Ф., Симаков Г.В. Ударное сжатие периклаза и кварца и состав нижней мантии Земли // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1965. № 10. С. 1.
Трунин Р.Ф., Симаков Г.В., Подурец М.А. и др. Динамическая сжимаемость кварца и кварцита при высоких давлениях // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1971. № 1. С. 13.
Трунин Р.Ф. Ударная сжимаемость конденсированных веществ в мощных ударных волнах подземных ядерных взрывов // УФН. 1994. Т. 164. № 11. С. 1215.
Knudson M.D., Desjarlais M.P. Shock Compression of Quartz to 1.6 TPa: Redefining a Pressure Standard // Phys. Rev. Lett. 2009. V. 103. № 22. P. 225501.
Desjarlais M.P., Knudson M.D., Cochrane K.R. Extension of the Hugoniot and Analytical Release Model of α-Quartz to 0.2–3 TPa // J. Appl. Phys. 2017. V. 122. № 3. P. 035903.
Трунин Р.Ф., Симаков Г.В., Подурец М.А. Сжатие пористого кварца сильными ударными волнами // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1971. № 2. С. 33.
Симаков Г.В., Трунин Р.Ф. Сжатие сверхпористого кремнезема в ударных волнах // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1990. № 11. С. 72.
Vildanov V.G., Gorshkov M.M., Slobodenjukov V.M., Rushkovan E.H. Shock Compression of Low Initial Density Quartz at Pressures up to 100 GPa // Shock Compression of Condensed Matter – 1995 (AIP Conf. Proc. 370) / Eds. Schmidt S.C., Tao W.C. AIP, 1996. V. 370. P. 121.
Грязнов В.К., Николаев Д.Н., Терновой В.Я. и др. Генерация неидеальной плазмы путем ударноволнового сжатия высокопористого SiO2–аэрогеля // Хим. физика. 1998. Т. 17. № 2. С. 33.
Павловский М.Н. Измерение скорости звука в ударно-сжатых кварците, доломите, ангидрите, хлористом натрии, парафине, плексигласе, полиэтилене и фторопласте-4 // ПМТФ. 1976. № 5. С. 136.
McCoy C.A., Gregor M.C., Polsin D.N. et al. Measurements of the Sound Velocity of Shock-Compressed Liquid Silica to 1100 GPa // J. Appl. Phys. 2016. V. 120. № 23. P. 235901.
Подурец М.А., Симаков Г.В., Трунин Р.Ф. О фазовом равновесии в ударно-сжатом кварце и о характере кинетики фазового перехода // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1976. № 7. С. 3.
LASL Shock Hugoniot Data / Ed. by Marsh S.P. Berkeley: Univ. of California Press, 1980.
Erskine D. High Pressure Hugoniot of Sapphire // High-Pressure Science and Technology-1993 (AIP Conf. Proc. 309) / Eds. Schmidt S.C., Shaner J.W., Samara G.A., Ross M. AIP, 1994. V. 309. P. 141.
Альтшулер Л.В., Подурец М.А., Симаков Г.В., Трунин Р.Ф. Высокоплотные формы флюорита и рутила // ФТТ. 1973. Т. 10. № 5. С. 1436.
McQueen R.G., Marsh S.P., Fritz J.N. Hugoniot Equation of State of Twelve Rocks // J. Geophys. Res. 1967. V. 72. № 20. P. 4999.
Duwal S., McCoy C.A., Weck P.F. et al. High-Precision Equation of State Data for TiO2: A Structural Analog of SiO2 // Phys. Rev. B. 2020. V. 102. № 2. P. 024105.
Трунин Р.Ф., Симаков Г.В., Подурец М.А. Ударное сжатие пористого рутила // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1974. № 12. С. 13.
Root S., Shulenburger L., Lemke R.W. et al. Shock Response and Phase Transitions of MgO at Planetary Impact Conditions // Phys. Rev. Lett. 2015. V. 115. № 19. P. 198501.
McCoy C.A., Marshall M.C., Polsin D.N. et al. Hugoniot, Sound Velocity, and Shock Temperature of MgO to 2300 GPa // Phys. Rev. B. 2019. V. 100. № 1. P. 014106.