一般 ΔSp0→p 由恒压热流数据积分获得,也可由 Clausius–Clapeyron 方程获得相变熵变 ΔSt 来估算,即:
(1)式中:ΔVt 为单位质量的材料在相变前后的体积变化,m3/kg;Tt为相变温度,K,p 为等静压,Pa。式(1)可以较好地帮助我们理解庞压卡效应的物理起源:1)固体材料必须包含大量的原子、分子无序;2)固体材料具有巨大的可压缩性,即较小压力可以产生巨大的晶格变化,从而诱导原子、分子有序化;3)考虑到一般正比于固体材料晶格非谐性,因此具有强非谐性的体系更易产生庞压卡效应。
通过式(1)也可以理解上文提到的反常庞压卡效应。普遍地,施加压力使材料体积变小,所以若为正,相变过程熵减,为正常压卡效应;若为负,相变过程熵增,为反常压卡效应。考虑到压力常使体系更有序,所以后者较为罕见,常伴随负热膨胀行为,且在储热方面具有独特优势。绝热温变 ΔTad 是指绝热条件下,材料温度随压力的变化。N. M. Bom 等报道了一种活塞圆筒结构的测试装置,其热电偶居于装置底部,用于测试压卡工质在活塞加载、卸载过程中的温度变化。
本团队设计了半球状样品-热电偶-半球状样品三明治结构,并使用电动注射泵精确控制压力。该系统具有宽背景温区(77~500 K)、高驱动压力(400 MPa)等特点,为压卡工质的绝热温变测试提供了崭新的思路。除了直接测量,也可在 ΔSp0→p 基础上估算 ΔTad ,即:
(2)式 中 :cp 为材料的恒压比热容,J/(kg·K)。