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

19164Уязвимые обучающие приложения открывают доступ к облакам Fortune 500 для криптомайнинга 19163Почему ботнет SSHStalker успешно атакует Linux уязвимостями десятилетней давности? 19162Microsoft устранила шесть уязвимостей нулевого дня и анонсировала радикальные изменения в... 19161Эскалация цифровой угрозы: как IT-специалисты КНДР используют реальные личности для... 19160Скрытые потребности клиентов и преимущество наблюдения над опросами 19159Академическое фиаско Дороти Паркер в Лос-Анджелесе 19158Китайский шпионский фреймворк DKnife захватывает роутеры с 2019 года 19157Каким образом корейские детские хоры 1950-х годов превратили геополитику в музыку и... 19156Научная революция цвета в женской моде викторианской эпохи 19155Как новый сканер Microsoft обнаруживает «спящих агентов» в открытых моделях ИИ? 19154Как новая кампания DEADVAX использует файлы VHD для скрытой доставки трояна AsyncRAT? 19153Как новые китайские киберкампании взламывают госструктуры Юго-Восточной Азии? 19152Культ священного манго и закат эпохи хунвейбинов в маоистском Китае 19151Готовы ли вы к эре коэффициента адаптивности, когда IQ и EQ больше не гарантируют успех? 19150Иранская группировка RedKitten применяет сгенерированный нейросетями код для кибершпионажа
Ссылка