Студент случайно создал жидкость, которая игнорирует законы термодинамики
- Студент из Университета штата Массачусетс случайно создал жидкость, которая стабильно принимает форму, противоречащую обычным законам термодинамики.
- Аномальное поведение жидкости объясняется магнитным взаимодействием между частицами никеля, которые формируют диполи и меняют способ разделения эмульсии.
Студент из США случайно создал жидкость, которая ведет себя вопреки базовым законам термодинамики. Его эксперимент привел к образованию формы, которую исследователи не могут объяснить обычными физическими законами.
Уникальная жидкость
Во время эксперимента аспирант из университета штата Массачусетс неожиданно получил жидкость, которая приобретает определенную форму, даже если вы вмешаетесь и попытаетесь ее перемешать. Это открытие произошло случайно: студент по имени Энтони Райх исследовал взаимодействие нефти, воды и частиц никеля. Он встряхивал пробирку, чтобы создать эмульсию – смесь, в которой жидкости не смешиваются, а образуют характерные капли. Однако вместо типичного разделения на слои, смесь стабильно приобретала форму, похожую на греческую урну, сообщает 24 Канал со ссылкой на Университет штата Массачусетс.
Смотрите также 75% ученых из США думают о том, чтобы покинуть страну
После каждого встряхивания жидкость снова и снова возвращалась к этой самой сложной структуре. По словам профессора полимерной науки Томаса Рассела, такое поведение полностью противоречит устоявшимся представлениям о том, как ведут себя эмульсии.
В привычных условиях жидкости стараются уменьшить контакт между собой, то есть минимизировать площадь межфазной поверхности. Это естественное стремление диктуется термодинамикой – наукой о тепле, энергии и равновесии. Именно поэтому в классических эмульсиях, например смеси воды с маслом, капли всегда имеют форму шара – наименьшей возможной площади при заданном объеме. Но в этом случае жидкость формирует структуру с большей поверхностью, что выглядит как нарушение базовых физических принципов.
Вещества в пробирке реагируют необычным образом / Скриншот 24 Канала из видео UMass Amherst
После дополнительного анализа выяснилось, что "аномальное" поведение обусловлено магнитным взаимодействием между частицами никеля. Эти частицы формируют диполи – магнитные пары, которые тянутся друг к другу, создавая что-то вроде цепей на поверхности жидкости. Это, в свою очередь, меняет способ, в который эмульсия разделяется.
Рассел отмечает: хотя подобные смеси исследовали и раньше, ни один из предыдущих экспериментов не демонстрировал столь высокой межфазной энергии или появления стабильной формы с большой площадью поверхности.
Несмотря на то, что жидкость ведет себя как бы "вопреки" физике, исследователи пришли к выводу, что на самом деле законы термодинамики не сломаны. Речь идет скорее о редком и необычном случае их проявления. Ведь фундаментальные физические принципы описывают поведение всей системы в целом, а не взаимодействия каждой отдельной частицы. Магнитные силы в составе этой смеси просто дают дополнительное условие, которое меняет результат: то, что визуально выглядит как нарушение, на самом деле является частью того же физического порядка.