Соль, которая высыхает ✛

Оригинал: "A multi-scale study to unravel the dehydration mechanism of hydrated salts"
arXiv:2608.30469v1 · 2026-08-31 · CC BY 4.0 · 1 мин
Кристалл мирабилита теряет воду в два этапа: сначала на поверхности появляются островки сухой соли, потом они растут вглубь.

Озеро в засуху мелеет не сразу. Сначала на поверхности появляются островки суши, они расширяются и сливаются, а потом вода уходит с обнажившегося дна. Так же ведёт себя кристалл мирабилита, когда теряет воду: на нём проступают круглые пятна безводной соли, которые растут вширь, а затем начинают углубляться.

Мирабилит — это соль, в кристалле которой много воды: на одну частицу соли приходится десять молекул воды. Когда кристалл высыхает, вода уходит, и остаётся другая соль — тенардит. Раньше думали, что высыхание идёт одинаково от начала до конца, но оказалось, что есть два разных этапа.

Сначала на поверхности появляются маленькие островки тенардита. Они растут в стороны, как пятна суши на мелеющем озере. Потом пятна сливаются, и высыхание уходит вглубь кристалла.

После полного высыхания кристалл сжимается примерно на треть и становится слоистым, с порами разного размера. Влажность воздуха влияет на размер кристалликов тенардита: при сухом воздухе они мелкие, при влажном — крупнее. Если сравнить разные соли, то у одних при высыхании появляются круглые пятна, а у других — трещины. По форме этих пятен и трещин можно заранее сказать, как именно соль будет терять воду, и это помогает выбирать материалы для тепловых аккумуляторов.

Энергетическая плотность мирабилита (2,4 ГДж/м³) выше, чем у литий-ионных аккумуляторов (0,72–1,8 ГДж/м³), поэтому его рассматривают как дешёвый материал для сезонного хранения тепла.

MX \cdot nH_2O (s) + Q \rightleftharpoons MX \cdot mH_2O (s) + (n-m) H_2O (g)
Гидрат с n молекулами воды при нагреве отдаёт (n-m) молекул воды и превращается в низший гидрат; при охлаждении реакция идёт обратно с выделением тепла.
g(\alpha) = \phi \cdot t
Функция превращения g(α) линейно зависит от времени, если выбранная модель соответствует механизму реакции; φ — ареальная скорость роста, учитывающая влияние водяного пара.
Учёные
Albert EinsteinHans BetheLise MeitnerMargaret BurbidgeFred HoyleRalph Alpher
Понятия
фазовое поведение воды затвердевание кристаллизация переохлаждённая вода динамика плавания микроорганизмов рост дендритов жидкость фазовое превращение материалов размагничивание скорость потери массы упругость деформация натриевый аккумулятор влажность почвы отжиг второй закон термодинамики сдвиг перенос в электролитах термализация вязкость