Жидкость, восстанавливающая форму: нарушение законов термодинамики

В Университете Массачусетса в Амхерсте аспирант Энтони Райх сделал неожиданное открытие: жидкость, которая после встряхивания принимает форму, напоминающую древнегреческий сосуд — урну. Это явление противоречит классическим законам термодинамики, согласно которым жидкие смеси стремятся к минимизации поверхности.
Жидкость, восстанавливающая форму: нарушение законов термодинамики
Изображение носит иллюстративный характер

Смесь, исследуемая Райхом, состоит из масла, воды и магнитных частиц никеля. Эксперимент заключался в том, что ученый встряхивал смесь в пробирке, ожидая, что компоненты разделятся на слои — масло сверху, вода снизу, как это обычно происходит. Однако смесь формировала стабильную эмульсию, сохраняющую форму греческой вазы, даже после многократных встряхиваний.

Томас Расселл, профессор полимерной науки и инженерии в том же университете и соавтор исследования, отметил: «Такое поведение противоречит обычным термодинамическим ожиданиям, поскольку форма с большим поверхностным пространством должна быть менее стабильной». Обычно жидкости принимают сферическую форму, чтобы минимизировать площадь поверхности и тем самым снизить энергию системы.

Ключевую роль в формировании необычной формы играют магнитные диполи, возникающие между частицами никеля. Их взаимодействие создает силы, которые влияют на распределение компонентов и стабилизируют нестандартную форму эмульсии. Таким образом, несмотря на кажущееся нарушение законов термодинамики, в данном случае они применяются иначе из-за сложных взаимодействий на микроуровне.

Результаты исследования были опубликованы 4 апреля в журнале Nature Physics. Работа Энтони Райха и Томаса Расселла открывает новые горизонты в понимании поведения сложных жидких систем и может иметь практическое значение для создания материалов с программируемыми формами.

Это открытие связано с более широкими научными усилиями по управлению свойствами жидкостей и материалов. Ранее ученые уже добивались прогресса в производстве топлива из воды и солнечного света, а также решали загадки ядерного синтеза с помощью необычных методов, например, используя майонез.

Таким образом, новое исследование демонстрирует, как сложное взаимодействие магнитных частиц в жидких смесях способно создавать устойчивые структуры, которые ранее считались невозможными, и расширяет понимание фундаментальных физических процессов.


Новое на сайте

20066[b]Фотосинтез в глазах мышей: возможно ли это без превращения в растение?[/b] 20065[b]СПКЯ стало СПМЯ: почему переименование болезни, затрагивающей миллионы женщин, заняло... 20064[b]Почему великая пирамида Гизы пережила все землетрясения за 4500 лет[/b] 20063[b]Генетика Homo erectus: что зубная эмаль рассказала о наших предках[/b] 20062[b]Кости в бухте эребус: что кости моряков Франклина рассказывают спустя полтора века[/b] 20061[b]Крупнейший плавучий ветрогенератор в мире: Китай испытывает установку у берегов... 20060[b]Карие глаза младенца стали индиго после лечения от COVID-19[/b] 20058[b]Почему серебряная чаша с Афиной пролежала в немецком лесу две тысячи лет?[/b] 20057[b]Дыра в атмосфере солнца: вспышка достигла пика и может зажечь полярное сияние[/b] 20056[b]Динго возрастом 950 лет: кто и зачем кормил могилу животного сотни лет?[/b] 20055[b]Томоэ гозэн: женщина-самурай, которая существовала на самом деле[/b] 20054[b]Что видели астронавты «Аполлона-12» над лунным горизонтом?[/b] 20053[b]Восковой блокнот на латыни и шёлковая туалетная бумага: кто посещал средневековый... 20052[b]Хантавирус на борту: 41 человек под наблюдением после рейса MV Hondius[/b]
Ссылка