Cálculo del tamaño del nucleo crítico en la nucleación homogénea del hielo

PEREYRA, RODOLFO GUILLERMO; BERMÚDEZ DI LORENZO, ALEIDA JOSEFINA; CARIGNANO, MARCELO ANDRÉS

San Carlos de Bariloche

Congreso; 98o Reunión Nacional de Física; 2013

Asociación de Físicos Argentinos

Mediante resultados de la entalpía de cristalización del agua sobreenfriada (𝛥Hc ) y de la tasa de nucleación homogénea del hielo (J ), se calculó la cantidad de moléculas (N ) que forman el núcleo de tamaño crítico en función de la temperatura (T ). Los datos de 𝛥Hc fueron obtenidos a partir simulaciones de dinámica molecular (DM). Los valores de J fueron calculados de estimaciones teóricas provenientes de bibliografía y ajustados con datos experimentales. En las simulaciones fueron utilizados tres diferentes modelos para la molécula de agua: TIP4P-E, TIP5P-E y Six-Site. Para una correcta comparación entre estos diferentes modelos y entre los datos simulados y experimentales se propuso un reescaleo de la T a partir de dos puntos de referencia: la temperatura de fusión del hielo (Tm )y la temperatura de nucleación espontánea (TN ). Se obtuvo la función N (T ) entre -29 y -44°C. Los valores de N más pequeños fueron del orden de 200 moléculas, explicando de este modo la gran dificultad de observar la nucleación espontánea del hielo en simulaciones atomísticas y la relativamente alta facilidad de mantención de gotas de agua sobreenfriada en experimentos controlados.