¿Puedes hacer que un metal sea más denso derritiéndolo y enfriándolo bajo alta presión?

La respuesta es probablemente no. Pero, ¿puedes hacer que un metal sea más denso derritiéndolo y enfriándolo bajo alta presión? ¿O simplemente se rompería bajo tensión interna cuando vuelva a ser sólido? Voy a suponer que el metal no tiene burbujas de aire u otras impurezas en su interior y que estamos hablando de densidades registradas y conocidas.

¿Por qué crees que fundir un metal y luego enfriarlo a alta presión podría tener la posibilidad de hacerlo más denso?
No creo que tenga un efecto, de ahí mi declaración de apertura. Pero tengo curiosidad si es así, por eso le pregunto a la comunidad. Y sorprendentemente, una persona ya ha dicho que puede tener un efecto.
¿Por qué el metal líquido sería más comprimible que el metal sólido o cualquier otro líquido (que tiende a decir "incompresible" directamente en la lata)?

Respuestas (1)

En primer lugar, la alta presión (es decir, la tensión equitriaxial de compresión) simplemente no inducirá grietas (o fallas de ningún tipo) en un sólido uniforme; simplemente no hay ningún lugar para que el material se mueva para reducir la suma de la energía de deformación y la energía superficial. .

Sí, fundir un metal y luego congelarlo podría aumentar la densidad de varias maneras, aunque la mejora podría ser insignificante en relación con la simple aplicación de alta presión. Aquí hay un par de ejemplos:

Primero, uno podría eliminar los vacíos en el material. Por ejemplo, se puede aumentar sustancialmente la densidad de una espuma metálica fundiéndola y volviéndola a congelar como un cuerpo sólido aplicando presión.

En segundo lugar, si el material ha sido completamente trabajado en frío, es decir, contiene una gran cantidad de dislocaciones y límites de grano, entonces estos defectos contribuirían con un ligero exceso de volumen que se eliminaría al fundirse y recongelarse. Sin embargo, se estima que este volumen libre es bastante pequeño (piense en 0,1 %) incluso en casos de deformación plástica severa. El aumento de densidad máximo alcanzable resultante sería comparable.

En tercer lugar, como @By_Symmetry señala a continuación, la alta temperatura podría promover una transformación inducida por la presión a una fase cristalina alternativa de mayor densidad que podría haberse limitado cinéticamente a temperaturas más bajas.

Tenga en cuenta, sin embargo, que si calentó el metal y luego lo enfrió muy rápidamente (es decir, lo enfrió), en realidad podría disminuir la densidad en relación con el caso de que no haya procesamiento térmico, ya sea atrapando cinéticamente las vacantes (que son mucho más frecuente a altas temperaturas), produciendo una estructura amorfa (limitando cinéticamente la tendencia del material a congelarse en un cristal), o bloqueando una fase cristalina alternativa de densidad relativamente baja.

También es posible que un material en particular pueda tener una fase metaestable con una estructura completamente diferente y un volumen específico correspondientemente diferente, y que la alta presión pueda inducir una transición entre fases. por ejemplo, grafito y diamante.
Es muy raro tener una fase metaestable de alta presión que sea significativamente más densa que la fase de presión ambiental y que sea recuperable desde la alta presión hasta la presión atmosférica. La transición de grafito a diamante es la única que conozco de improviso.
@SamuelWeir Creo que también se teoriza que puede haber una forma de cristal metálico de hidrógeno que podría sobrevivir al viaje de regreso a una presión / temperatura más o menos normal.
@Shufflepants: sí, se ha teorizado que el hidrógeno metálico puede ser metaestable, pero no creo que haya ningún consenso científico al respecto. Por cierto, fui miembro del único equipo experimental que creó hidrógeno metálico en un laboratorio. Sin embargo, no sobrevivió al viaje de regreso a la presión y temperatura normales. (ST Weir, AC Mitchell y WJ Nellis, PRL v 76, 1860 (1996)).
También está Ice-7 en.wikipedia.org/wiki/Ice_VII En 2018, se identificó ice VII entre las inclusiones que se encuentran en los diamantes naturales. ¿No debería haber aleaciones de metales (o tal vez sales) que tengan propiedades similares?
Y no se olviden de Kurt Vonneguts Ice 9 y el tributo de Joe Satriani.