Forklarer den økende temperaturen på kjøling av granulære gasser

Hvordan velge riktig varmepumpe? Elkjøp forklarer (Juni 2019).

Anonim

En Leicester matematiker har utviklet en teori for å forklare «oppvarming ved kjøling», hvor temperaturen på en granulær gass øker mens den totale energien faller ned - et merkelig fenomen som kan observeres både på jorden og i rommet.

Granulære gasser er et av de få eksemplene hvor dette vitenskapelige mysteriet kan observeres. Disse systemene er bredt spredt i naturen i form av aerosoler og røyk på jorden, eller i form av interstellært støv, planetariske ringer og proto-planetariske plater i rommet.

Den fantastiske effekten "oppvarming ved kjøling" tilsvarer fysisk sett en negativ varmekapasitet. Samling av granulatgasser er det andre objektet i verden, etter gravitasjonssystemer, som manifesterer denne forbløffende eiendommen.

"Fra videregående skole lærer vi at temperaturen betyr energi - jo høyere temperaturen er, jo større er energien. Hvis et system mister energi, faller temperaturen ned, " sier professor Nikolai Brilliantov fra Leicesters institutt for matematikk, som ledet forskning. "Overraskende er dette ikke alltid sant for granulære gasser."

Den internasjonale gruppen av forskere har gitt en viktig indikasjon på hvordan granulerte gasser fungerer og demonstrerer denne mystiske kvaliteten i et papir publisert i tidsskriftet Nature Communications, der de har bygget et solidt matematisk grunnlag for fenomenet.

De har utarbeidet en roman matematisk verktøy-generalisert Smoluchowski ligninger. Mens klassiske Smoluchowski-ligninger, som har vært kjent i mer enn et århundre, bare omhandler utviklingen av agglomeratkonsentrasjon, beskriver de nye ligningene også utviklingen av agglomeratets temperatur.

Den direkte mikroskopiske modelleringen av systemet, ved omfattende datasimuleringer, har bekreftet eksistensen av dette overraskende regimet og andre spådommer av teorien.

Det har også vist seg at, på tross av sin egenart, kan "oppvarming ved kjøling" observeres for mange systemer under naturlige forhold. Imidlertid må interpartikkelkreftene overholde en viktig forutsetning. Tiltrengningsstyrken skal øke med agglomeratstørrelsen.

"Å forstå forskjellige regimer for utviklingen av aggregerende granulære gasser er viktig å forstå mange naturfenomener der disse systemene er involvert, " tilfører professor Brilliantov.

menu
menu