Термодинамические свойства H2O в магмах




Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Термодинамические свойства H2O в магмах

Термодинамические свойства H2O в магмах

07.09.2017


Тот факт, что моляльная растворимость H2O в расплавах изверженных пород, состав которых колеблется в значительном диапазоне, такая же, как и в расплаве NaAlSi3O8 при постоянных давлении и температуре (рис. 3.1, а), при условии, что моль расплава породы определяется в соответствии с моделью растворения NaAlSi3O8—H2O, делает возможным количественное приложение термодинамических соотношений этой простой системы к магмам сложного состава. На рис. 3.1 вдоль кривой растворения (или насыщения) насыщенный H2O силикатный расплав находится в равновесии с насыщенным силикатом водным флюидом, который за счет очень низкой растворимости силикатов может рассматриваться для данных целей, как, по существу, чистая вода. Фундаментальным критерием для этого, так же как для любого другого равновесия, является то, что химический потенциал каждого компонента, в данном случае H2O (uw), будет одинаковым во всех фазах. Поэтому если пренебречь влиянием очень малого количества растворенных в воде силикатов, то uw = Gw0, где Gw0 — моляльная свободная энергия Гиббса для чистой H2O. Кроме того, поскольку фугитивность H2O (fw) определяется при постоянной температуре отношением duw = RT d In fw, где R — газовая постоянная, a T — температура в градусах Кельвина, то условие равновесия может быть выражено как fw = fw, где fw0 — фугитивность чистой воды. Отношение fw к fw0 при температуре и давлении есть aw — активность H2O в системе, поэтому fw/fw0 = aw = 1 при равновесном насыщении.
Активность H2O в расплаве NaAlSi3O8 для Xwm < 0,5 определяется отношением

где k — константа, зависящая, как показано на рис. 3.2, только от температуры и давления. Из прежних обсуждений реакции H2O с силикатным расплавом очевидно, что k аналогична константе активности из закона Генри для диссоциированного растворенного вещества. Таким образом, на рис. 3.1, а при данном давлении на кривой насыщения aw = 1 и Xwm одинаково для всех представленных составов силикатов, т. е. к не зависит от состава алюмосиликата.
Значение этого вывода трудно переоценить. С помощью величин k, полученных по рис. 3.2, построенному по данным Бернэма и Девиса, растворимость H2O в магмах различного состава можно легко рассчитать по уравнениям (3.1) или (3.2).

Вследствие того что другие термодинамические функции для Н2O в расплаве NaAlSi3O8, такие, как парциальный мольный объем, энтропия и энтальпия, также могут быть получены из уравнений (3.1) или (3.2) и соответствующих свойств чистой H2O, эти величины можно строго оценить для водосодержащих магм различного состава при условии, что моль безводного расплава определяется в соответствии с моделью раствора.