Sound velocities and thermodynamical properties of hcp iron at high pressure and temperature

Autor: J Bouchet, F Bottin, D Antonangeli, G Morard
Přispěvatelé: CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), DAM Île-de-France (DAM/DIF), Direction des Applications Militaires (DAM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut de recherche sur les systèmes nucléaires pour la production d'énergie bas carbone (IRESNE), Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Sciences de la Terre (ISTerre), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Gustave Eiffel-Université Grenoble Alpes (UGA)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Journal of Physics: Condensed Matter
Journal of Physics: Condensed Matter, 2022, 34 (34), pp.344002. ⟨10.1088/1361-648x/ac792f⟩
ISSN: 0953-8984
1361-648X
DOI: 10.1088/1361-648x/ac792f⟩
Popis: Sound velocities and thermodynamical properties of hcp iron have been computed using ab initio calculations over an extended density and temperature range, encompassing the conditions directly relevant for the Earth’s inner core. At room temperature, and up to 350 GPa, an excellent agreement is obtained between present results and experimental data for many thermodynamical quantities: phonon density of states, vibrational entropy, heat capacity, Grüneisen parameter and thermal expansion. With increasing temperature, along an isochore, we observe a strong decrease of the phonon frequencies, demonstrating that intrinsic anharmonic effects cannot be neglected. We also carefully compare previous theoretical data for the sound velocities and try to explain the discrepancies observed with experiments. Finally, we propose a temperature dependant Birch’s law that we compare with previous experimental work.
Databáze: OpenAIRE
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