Физици са открили как се топи всеки материал

Ваня Милева Последна промяна на 03 април 2024 в 00:00 2051 0

Да се предвиди кога твърдите вещества ще се разтопят е по-трудно, отколкото си мислите

Кредит StockSnap.io (CC0 1.0 DEED)

Да се предвиди кога твърдите вещества ще се разтопят е по-трудно, отколкото си мислите

Ново уравнение показва изненадващо проста зависимост между налягането и температурата, необходима за разтопяването на всяко твърдо вещество в течност.

Да се предвиди кога твърдите вещества ще се разтопят е по-трудно, отколкото си мислите

Физиците може би най-накрая ще намерят отговор на един на пръв поглед прост въпрос, който остава без отговор от около век: кога се топи едно вещество?

Костя Траченко (Kostya Trachenko) от Лондонския университет "Куин Мери" намира за загадъчно, че "в тази епоха на научно и технологично развитие" физиците не винаги знаят как да предскажат при каква температура и налягане ще се разтопи даден материал. Сега той е извел уравнение, което може да се използва за изготвяне на такива прогнози за голям брой вещества.

Той се фокусира върху "линиите на топене" или формулите, които отразяват връзката между температурата и налягането, когато даден обект тъкмо започва да се топи. Подобни формули за изпарението и сублимацията (превръщането на дадено вещество от твърдо в газообразно) са добре установени, но известни физици в историята са оценявали прехода от твърдо в течно състояние като твърде сложен от математическа гледна точка, за да го разберат. Това е така, защото крайното състояние е течност, в която атомите взаимодействат помежду си и се движат по по-сложен начин, отколкото в твърдите тела или в газовете.

Траченко твърди, че преди това е разработил закони за това колко енергия и топлина може да съдържа една течност. Сега той е открил как да комбинира тези закони с 200-годишно уравнение, което показва как две фази, като твърда и течна, могат да съществуват едновременно. Резултатът е новото му уравнение за линията на топене, което разкрива, че налягането, при което едно вещество се топи, зависи от квадрата на температурата му. Новото уравнение съдържа и фундаментални физични константи като заряда и масата на електрона, което означава, че то може да се прилага много универсално.

"Преди тази статия изобщо не се очакваше и не се смяташе, че това може да е така", заявява Траченко.

Той съобщава, че е тествал уравнението си спрямо експериментални данни за топене на много различни вещества и досега е констатирал единствено пълно съответствие.

"Много е хубаво, че тази работа е отворена за сравнение с бъдещи данни. Може да е по-лесно да се каже: "Вижте, моята теория се съгласува с [минали] експерименти", отколкото да се прояви по-голяма смелост и взискателност и да се каже: "Ето моята теория, иди я провери с експерименти, които все още не са проведени", коментира Джон Проктор (John Proctor) от Университета в Салфорд, Великобритания.

Срещат се и скептични коментари.

Сергей Храпак (Sergey Khrapak) от Германския аерокосмически център посочва, че макар новото уравнение да е "забележителен резултат", при извеждането му са използвани редица приближения, основани на "физическа интуиция", така че подобни бъдещи сравнения ще бъдат от решаващо значение за по-нататъшното потвърждаване на неговата точност.

Справка: Theory of melting lines; K. Trachenko; Phys. Rev. E 109, 034122 – Published 18 March 2024; DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevE.109.034122 

Източник: Physicists have worked out how to melt any material, New Scientist

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !