Objašnjavajući rastuću temperaturu rashladnih granuliranih plinova

Veliki Prasak (Srpanj 2019).

Anonim

Leicesterov matematičar razvio je teoriju kako bi objasnio "grijanje hlađenjem", gdje se temperatura granuliranog plina povećava, dok se ukupna energija spušta - osebujni fenomen koji se može promatrati kako na Zemlji tako iu svemiru.

Granulirani plinovi su jedan od rijetkih primjera gdje se može promatrati ta znanstvena tajna. Ovi sustavi su široko rasprostranjeni u prirodi u obliku aerosola i dima na Zemlji ili u obliku međuzvjezdane prašine, planetarnih prstenova i prototiplanetarnih diskova u svemiru.

Zapanjujući učinak "grijanje hlađenjem" u fizičkoj je mjeri u skladu s negativnim toplinskim kapacitetom. Agregiranje granuliranih plinova je drugi objekt na svijetu, nakon gravitacijskih sustava, koji očituje ovu zapanjujuću imovinu.

"Od srednje škole podučavamo da temperatura znači energiju - što je veća temperatura, to je veća energija. Ako sustav izgubi energiju, temperatura joj se smanjuje", kaže profesor Nikolaj Brilliantov sa Sveučilišta u Leicesteru na Odjelu za matematiku koji je vodio istraživanje. "Iznenađujuće, ovo nije uvijek točno za granulirane plinove".

Međunarodna skupina znanstvenika pružila je vitalni trag o tome kako granulirani plinovi funkcioniraju i pokazuju tu tajanstvenu kvalitetu u radu objavljenom u časopisu Nature Communications, gdje su izgradili solidnu matematičku osnovu tog fenomena.

Oni su razradili novu matematičku alatnu općenitu Smoluchowski jednadžbu. Dok se klasične Smoluchowskijeve jednadžbe, poznate već više od jednog stoljeća, bave evolucijom samo koncentracija aglomerata, nove jednadžbe opisuju evoluciju temperature aglomerata.

Izravno mikroskopsko modeliranje sustava, opsežnim računalnim simulacijama, potvrdilo je postojanje ovog iznenađujućeg režima i drugih predviđanja teorije.

Također je pokazano da, unatoč svojoj osobitosti, "grijanje hlađenjem" može se promatrati za mnoge sustave pri prirodnim uvjetima. Međutim, sile među čestica moraju biti u skladu s važnim preduvjetom - snaga privlačenja treba povećati s veličinom aglomerata.

"Razumijevanje različitih režima evolucije agregatnih granuliranih plinova je važno za shvaćanje brojnih prirodnih fenomena u kojima su ti sustavi uključeni", dodaje profesor Brilliantov.

menu
menu