Mecanismul din spatele diluării prin forfecare în lichide supraîncălzite - Fizică

Obezitate, supraponderalitate, diabet, înțelegeți și acționați nr. 5 - „Factorul cheie” - www.regenere.org (ianuarie 2021).

spatele

Cercetătorii de la Universitatea din Tokyo raportează că entropia structurală cu două corpuri este cantitatea cheie pentru a înțelege dinamica lichidelor supraîncălzite forfecate și mecanismul din spatele fenomenului de subțire a forfecării.

Lichide supraîncălzite

Lichidele sunt starea de materie cel mai puțin înțeleasă. Fiind intermediar între gaze și solide, comportamentul lor este un amestec imprevizibil al celor două. Lichidele care formează sticlă sunt deosebit de neobișnuite și pot fi răcite sub punctul lor de îngheț fără cristalizare. Astfel de lichide supraîncălzite devin vâscoase odată cu scăderea temperaturii și în cele din urmă devin solide sticloase (pahare) sub temperatura de tranziție a sticlei. Vedem acest comportament în procesul de suflare a sticlei.

Acum, într-un articol publicat în PNAS, doi cercetători de la Institutul de Științe Industriale (IIS) de la Universitatea din Tokyo au dezvăluit noi cunoștințe despre comportamentul lichidelor supra-răcite produse prin forfecare.

Tăiați lichide supraîncălzite

Inițial, un lichid este circulat în forfecare supraîncălzită („tracțiune”), vâscozitatea acestuia rămâne neschimbată. Dar pe măsură ce lichidul este făcut să curgă mai repede, vâscozitatea începe să scadă surprinzător și devine mai ușor să curgă lichidul (adică devine mai puțin lipicios). Acest fenomen se numește subțire prin forfecare și este un proces important din punct de vedere industrial, cum ar fi atunci când două suprafețe lubrifiate alunecă ușor unul împotriva celuilalt. În ciuda deceniilor de cercetare și a eforturilor depuse de mulți cercetători, mecanismul din spatele subțierii forfecării rămâne necunoscut.

Cercetătorii IIS au folosit simulări de plăci grafice pe computer (GPU) pentru a simula mai multe lichide supraîncălzite pe modelele de computer pe măsură ce curg de forfecare. Lichidul supraîncălzit tăiat nu curge mai ușor; aranjamentele moleculelor sunt, de asemenea, modificate odată cu fluxul crescut (numit și structura lichidului). Aceste fapte fac dificilă descrierea lichidelor de forfecare supraîncălzite folosind teorii de bază. În schimb, cercetătorii IIS au folosit entropia pentru a descrie dinamica lichidelor supraîncălzite. Entropia este o măsură a ordinii de clasare a unui sistem; un cristal tinde să fie mai ordonat decât un lichid și, prin urmare, are o entropie mai mică.