Редко удается очень непосредственно сочетаться с таким "земным" и макроскопическим явлением, как вязкость жидкости с фундаментальными константами физики, которые обычно пересекаются в космологии или физике частиц. Это сделали исследователи...
В физике все связано со всем, и все ... связано с фундаментальными явлениями, например квантовыми явлениями. Это не мешает! Два исследователя теоретически изучали вязкость различных жидкостей и наименьшее значение, которое она может достичь, что непосредственно вернуло их к границам универсальности. Возможно, возможность вспомнить, что Вселенная одна, включая нас.
Конкретно, исследователи задали себе два вопроса: для какой жидкости это минимальная вязкость (или ее максимальная текучесть), когда мы играем на температуре и давлении? И: существует ли абсолютная минимальная вязкость, которая не может быть преодолена всеми жидкостями, независимо от температуры и давления?
Такие вопросы обычно интересуют химическую или материальную промышленность, даже если понятие вязкости также встречается в более широких вопросах, таких как вопросы звездной динамики или геологии.
ПОД ЖИДКОСТЯМИ, ВСЕЛЕННОЙ
Как правило, вязкость материала уменьшается обратно пропорционально при температуре. Например, стекло становится все более и более жидким от температуры его сжижения (около 1300 ° C) до тех пор, пока оно не испарится. Аналогично вода, от 0 ° С, масло, дизель, металлы, минералы и т. Д.
Кроме того, наиболее жидкое состояние жидкости обнаруживается непосредственно перед ее фазовым переходом в газообразное состояние. Вода течет лучше при 99 ° С, чем при 10 ° С. Но эта текучесть зависит от природы молекул жидкости: например, при 20 ° C дизель в 9,5 раз больше жидкости, чем вода (при той же температуре).
Теперь исследователи доказали, что за этой неоднородностью вязкость сочетается с двумя неизменными физическими звездами: постоянной Планка h и отношением массы протона к массе электрона mp / me.
ДВА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ КОНСТАНТА
Постоянная Планка h составляет 6,626 070 15 × 10−34 Джоуль х секунд и никогда нигде не меняется. Он является центральным в квантовой физике, потому что он определяет размер 'кванта' (неделимой базовой единицы) энергии, длины, времени и т. Д. Он присутствует в принципе неопределенности Гейзенберга или в уравнении Шредингера, и с мая 2019 года он определил килограмм в Международной системе единиц. Мы часто используем значение h / 2π, отмеченное: ħ.
Отношение массы протона к массе электрона mp / me стоит 1 836 152 673 89 и не имеет единицы измерения, поскольку оно делит кг на кг - когда мы говорим, что А весит в 2 раза больше, чем В, «2» не в килограммах или других единицах, это соотношение.
Этот доклад хорошо известен в физике, он является одной из фундаментальных констант, потому что он неизменен и задает много вопросов о происхождении вещества во Вселенной.
УНИВЕРСАЛЬНОЕ ВЫРАЖЕНИЕ ВЯЗКОСТИ
Таким образом, исследователям удалось свести понятие вязкости в довольно простую формулу, выражающую ее минимальное значение для данной жидкости в соответствии с массой ее молекул - например, для воды ее минимальная вязкость рассчитывается в соответствии с массой Молекулы H2O (3х10-26 кг).
В действительности это так называемая «кинематическая» вязкость, которая является значением, полученным из вязкости (вязкость по плотности). Если отметить М массу рассматриваемой молекулы жидкости, то минимальная (кинематическая) вязкость для молекулы массы М равна:
1 / √M. ℏ / 4π√me
Это значение выражено в квадратных метрах в секунду (м² / с), что согласуется с представлением о скорости потока (умноженной на расстояние) и, следовательно, зависит только от М и постоянной величины. Который рассчитывается как функция от π, ħ и меня. Несмотря на обращение к этим фундаментальным константам, расчет очень прост.
Но если нас интересует абсолютная минимальная вязкость, которую ни одна жидкость не может превысить (вниз), то она равна:
ℏ / 4π.√ (mp / me)
Это числовое значение (просто замените символы на их значения), действительное во всей Вселенной и в любое время: никакая жидкость, какой бы она ни была и где бы она ни была, не может иметь более низкую вязкость Чем этот.
Как подытожил Костя Траченко, профессор Лондонского университета королевы Марии, первый подписавший статью. «Этот результат удивителен. Вязкость - сложное свойство, которое широко варьируется для разных жидкостей и внешних условий. Однако наши результаты показывают, что минимальная вязкость всех жидкостей проста и универсальна».
Не забудь подписаться , дальше будет только интереснее!