Šlifavimo retinimo mechanizmas perkaitinti skysčius

Metabo pristato sienų-lubų šlifavimo įrankį LSV 5-225 Comfort (Statybų TV) (Birželis 2019).

Anonim

Tokijo universiteto mokslininkai praneša, kad dviejų kūnų struktūrinė entropija yra pagrindinis kiekis, suprasiantis pjaustytų perkaitintų skysčių dinamiką, taip pat bėgių retinimo reiškinio mechanizmą.

Perkaitimo skysčiai

Skysčiai yra mažiausiai suprantama medžiagos būklė. Būdamas tarpinis tarp dujų ir kietųjų dalelių, jų elgesys yra nenuspėjamas abiejų mišinys. Ypač neįprasti yra stiklo formavimo skysčiai, kurie be kristalizacijos gali būti aušinami žemiau jų užšalimo taško. Tokie perkaitinti skysčiai tampa klampūs, kai temperatūra sumažėja, ir ilgainiui tampa stiklinėmis kietomis medžiagomis (akiniais) žemiau stiklėjimo temperatūros. Mes matome tokį elgesį glassblowing procese.

Tyrime, kurį paskelbė PNAS, du mokslininkai iš Tokijo Pramonės mokslo instituto (IIS) universiteto atskleidė naujus įžvalgumus apie perkaitintų skysčių, kurių srautas yra per kirpimą, elgesį.

Pjūviai perkaitinti skysčiai

Iš pradžių, kadangi perkaitimas skystis yra tekinamas sukant ("traukiant"), jo klampa lieka nepakitusi. Tačiau, kadangi skystis yra pagreitintas, klampumas pradeda netikėtai mažėti, o skystis tampa lengvesnis (ty jis tampa mažiau gausus). Šis reiškinys vadinamas gniužulais, o tai yra industriniu požiūriu svarbus procesas, kai du tepami paviršiai lengvai nusileidžia vienas prieš kitą. Nepaisant dešimtmečių mokslinių tyrimų ir didelių pastangų daugelio tyrinėtojų, mechanizmas, skirtas blauzdikaulio pluoštui, lieka nežinomas.

IIS tyrėjai naudojo grafikos plokštės (GPU) kompiuterinius modelius, kad imituotų keletą kompiuterio modelių perkaitinto skysčio, nes jie buvo pagaminti srautui su šlytimi. Perpjautas perkaitintas skystis ne tik srautas lengviau; Molekulių tvarkos taip pat keičiasi didėjančiu srautu (dar vadinamu skysčio struktūra). Šie faktai sunkiai apibūdina pernelyg atšaldytus skysčius, naudojant pagrindines teorijas. IIS tyrėjai vietoj to naudojo entropiją, norėdami apibūdinti nupjautą perkaitinto skysčio dinamiką. Entropija yra priemonė, kaip užsakyta sistema; krištolas paprastai būna labiau tvarkingas nei skystis, taigi ir mažesnė entropija.

"Svarstydami molekulių išdėstymą pagal įpjovimą, mes galime prijungti perkaitinto skysčio pjūvio veikimą prie pagrindinės fizikos koncepcijos, ty entropijos, tiksliau sakant, dviejų kūnų struktūrinės entropijos", - teigia vienas iš autorių Trond S. Ingebrigtsenas. "Be to, kadangi eksperimentuose lengvai galima apskaičiuoti dviejų kūnų entropiją, mūsų rezultatai gali būti tikrinami ne tik kompiuteriniu modeliu. Ankstesni bandymai naudoti dviejų kūnų entropiją atsidūrė problemose, kaip molekulių struktūros pokytis pagal šlyties, ar struktūrinė anizotropija, nebuvo atsižvelgta. "

Kadangi skystis yra pagreitintas srautui po įpjova, molekulių išdėstymas turi prisitaikyti prie naujos situacijos ir sukelti skysčio struktūros anizotropiją. Tai reiškia, kad, pavyzdžiui, konstrukcija, matuojama atsižvelgiant į srauto kryptį, pasirodys kitokia ir veikia sistemos savybes kaip visumą.

"Keičiant dviejų kūnų entropiją, kad būtų atsižvelgta į šiuos struktūrinius pokyčius, vykstančius po šlyties, sugebėjome apibūdinti išjudinamąją dinamiką, naudojant skysčio be įpjovos elgesį. Nustatėme, kad dviejų kūnų entropija, apskaičiuota palei vadinamąjį išsišakojimą Svorio ašis buvo pagrindinis kiekis, apibūdinantis išjudinamąją dinamiką. Dvi kūno entropiją kitose kryptimis galima saugiai ignoruoti ", - sako Ingebrigtsenas. "Intuityviai konstrukcija išilgai išilginės krypties yra svarbi, nes šia kryptimi šlyties srautas atveria daugiau vietos ir molekulės gali lengviau išvengti".

Kompiuteriniai modeliai neatskleidžia viso mechanizmo, kuris susiduria su gniužulnėmis, tačiau aptikus dvigubos kūno dalies dinamikos koreliaciją su dviejų kūnų struktūrine entropija, pateikiamos naujos įžvalgos apie struktūrinius pokyčius, svarbius norint suprasti blauzdikaulio retinimą.

"Mums labai patiko, kad visi mūsų imituojami modeliniai skysčiai davė tokius aiškius rezultatus, nes jie buvo pasirinkti, kad apimtų labai platų modelinių skysčių, ypač svarbių eksperimentams", - aiškina bendraautorius Hajime Tanaka. "Dabar iššūkis yra išsamiau suprasti šių stebėjimų mikroskopinį mechanizmą, kad būtų galima visapusiškai suprasti bėgių retinimo mechanizmą. Šiuo požiūriu mes vis dar teigiamai vertiname".

menu
menu