A nyírás elvékonyodásának mechanizmusa túlhűtött folyadékokban - fizika

Elhízás, túlsúly, cukorbetegség, értsd és cselekedj az 5. számmal - A "kulcsfontosságú tényező" - www.regenere.org (2021 január).

elvékonyodásának

A Tokiói Egyetem kutatói arról számoltak be, hogy a két testből álló strukturális entrópia a kulcsmennyiség a nyírt, túlhűtött folyadékok dinamikájának és a nyírási elvékonyodási jelenség hátterének megértéséhez.

Túlhűtött folyadékok

A folyadékok az anyag legkevésbé megértett állapota. Közepes gázok és szilárd anyagok között viselkedésük kiszámíthatatlan keveréke a kettőnek. Az üvegképző folyadékok különösen szokatlanok és fagyáspontjuk alatt lehűthetők kristályosítás nélkül. Az ilyen túlhűtött folyadékok a hőmérséklet csökkenésével viszkózussá válnak, és végül üveges szilárd anyaggá (poharakká) válnak az üvegesedési hőmérséklet alatt. Ezt a kedves viselkedést látjuk az üvegfújási folyamatban.

A PNAS-ban megjelent cikkében a Tokiói Egyetem Ipartudományi Intézetének (IIS) két kutatója új ismereteket tárt fel a túlhűtött folyadékok nyírással történő viselkedéséről.

Nyírt túlhűtött folyadékok

Kezdetben egy folyadékot túlhűtött nyírással keringenek ("vontatás"), viszkozitása változatlan marad. De amint a folyadék gyorsabban áramlik, a viszkozitás meglepő módon csökkenni kezd, és a folyadék könnyebben áramlik (vagyis kevésbé tapad). Ezt a jelenséget nyíróhígításnak nevezik, és ez egy iparilag fontos folyamat, például amikor két kenettel ellátott felület könnyen egymáshoz csúszik. Évtizedes kutatások és sok kutató nagy erőfeszítései ellenére a nyírás elvékonyodásának mechanizmusa ismeretlen.

Az IIS kutatói számítógépes grafikus kártya (GPU) szimulációval több túlhűtött folyadékot szimuláltak számítógépes modelleken, miközben ezek nyírják az áramlást. A nyírt túlhűtött folyadék nem csak könnyebben áramlik; a molekulák elrendezése is megnövekedett áramlással változik (más néven a folyadék szerkezetét). Ezek a tények megnehezítik a túlhűtött nyírófolyadékok leírását alapvető elméletek felhasználásával. Ehelyett az IIS kutatói entrópiát alkalmaztak a túlhűtött folyadékok dinamikájának leírására. Az entrópia a rendszer rangsorolási sorrendjének a mértéke; egy kristály rendezettebb, mint egy folyadék, ezért alacsonyabb az entrópiája.