Физики впервые вычислили предел текучести жидкости

25 Апреля 2020

МОСКВА, 24 апреля - Российские и британские ученые впервые вывели одно из фундаментальных уравнений физики, позволяющее теоретически вычислить предел, до которого жидкость остается смесью. Уравнение основано на фундаментальных природных константах. Результаты поданным в журнале Science Advances.

Известно, что жидкости становятся более густыми при охлаждении и более плывучими при нагревании. Если их продолжать нагревать, жидкости начинают кипеть и переходят в газовидное состояние. В точке хода состояния, которая зависит не только от температуры, но и от давления, смесь обладает минимальной вязкостью. Это и есть предел текучести.

Традиционно слывёт, что вязкость невозможно посчитать теоретически, поскольку она сложным образом зависит от структуры смеси, ее состава, хих взаимодействий, а также от внешних условий. Нобелевский лауреат Стивен Вайнберг сравнил сложность расчета вязкости воды с проблемой вычисления фундаментальных физических констант, лежащих в основе структуры нашей Вселенной.

Несмотря на все трудности Косте Траченко из Лондонского университета королевы Марии и Вадиму Бражкину, крупному ученому, директору института радиофизики высоких давлений РАН, это удалось.

При этом в полученном учеными уравнении предела текучести используются две фундаментальные физические константы — измеримыми свойствами физической природы, которые не меняются — минимальное достоинство элементарной вязкости, представляющее собой произведение вязкости и объема на молекулу, и постоянной Планка, которая управляет квантовым миром — безразмерным отношением массы фермиона к электрону.

Этот результат поразителен, — приводятся в пресс-релизе Лондонского университета королевы Марии слова профессора Кости Траченко. — Вязкость — сложное свойство, сильно различающееся для разных жидкостей и внешних условий. Однако оказалось, что значение минимальной топкости для всех жидкостей может быть простым и универсальным.

У открытия есть реальное практическое применение. Во-первых, новое уравнение будет важным при создании новых жидкостей ультранизкой вязкости для различных химических, промышленных или биологических процессов. Оно покажет тот предел, за который нет смысла стремиться, впустую расходуя ресурсы. Одним из примеров, где это важно, является недавнее использование сверхкритических жидкостей для экологически чистых способов обработки и растворения сложных отходов.

Во-вторых, так как полученное ограничение является фундаментальным, то есть основывается на главных физических константах, открытие можно использовать для описания процессов, происходящих во Вселенной в целом, например, для определения так называемой обитаемой зоны, где могут образовываться участи и планеты, возникать жизненно важные молекулярные структуры.

Есть признаки того, что фундаментальный нижний предел вязкости жидкости может быть скрученный с очень разными областями радиофизики: черными дырами, а также новым состоянием вещества, кварк-глюонной плазмой, которая появляется при очень высоких температурах и давлениях. Изучение и оценка этих и других связей — вот, что делает исследование этим захватывающим, — отмечает академик Бражкин.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Физики впервые вычислили предел текучести жидкости

комментарии (0)

Другие интересные новости

Умер актер Юрий Омельченко