Predicting the glass transition temperature and viscosity of secondary organic material using molecular composition
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. Secondary organic aerosols (SOA) account for a large fraction of submicron particles in the atmosphere. SOA can occur in amorphous solid or semi-solid phase states depending on chemical composition, relative humidity (RH), and temperature. The phase transition between amorphous solid and semi-solid states occurs at the glass transition temperature (Tg). We have recently developed a method to estimate Tg of pure compounds containing carbon, hydrogen, and oxygen atoms (CHO compounds) with molar mass less than 450 g mol−1 based on their molar mass and atomic O : C ratio. In this study, we refine and extend this method for CH and CHO compounds with molar mass up to ~ 1100 g mol−1 using the number of carbon, hydrogen, and oxygen atoms. We predict viscosity from the Tg-scaled Arrhenius plot of fragility (viscosity vs. Tg / T) as a function of the fragility parameter D. We compiled D values of organic compounds from literature, and found that D approaches a lower limit of ~ 10 (±1.7) as the molar mass increases. We estimated viscosity of α-pinene and isoprene SOA as a function of RH by accounting for hygroscopic growth of SOA and applying the Gordon-Taylor mixing rule, reproducing previously published experimental measurements very well. Sensitivity studies were conducted to evaluate impacts of Tg, D, hygroscopicity parameter (κ), and the Gordon-Taylor constant on viscosity predictions. Viscosity of toluene SOA was predicted using the elemental composition obtained by high-resolution mass spectrometry (HRMS), resulting in a good agreement with the measured viscosity. We also estimated viscosity of biomass burning particles using the chemical composition measured by HRMS with two different ionization techniques: electrospray ionization (ESI) and atmospheric pressure photoionization (APPI). Due to differences in detected organic compounds and signal intensity, predicted viscosities at low RH based on ESI and APPI measurements differ by 2–5 orders of magnitude. Complementary measurements of viscosity and chemical composition are desired to further constrain RH-dependent viscosity in future studies.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».