Men hvad med flow? Effekten af ​​hydrodynamik på væske-væske overgange

I lang tid, den flydende tilstand af rene stoffer blev antaget at være en kontinuerlig tilstand, hvor komponentatomerne eller molekylerne alle er ækvivalente. Imidlertid, det er nu blevet bredt vist, at der kan være flere faser i væsker, selv dem, der kun indeholder én komponent. At forstå, hvad der får komponenterne i væsker til at skifte fra en tilstand til en anden, er i øjeblikket et emne af særlig interesse. Forskere fra University of Tokyo Institute of Industrial Science har udvidet forståelsen af ​​væskeadfærd ved at beskrive hydrodynamikkens rolle i disse overgange. Deres resultater er offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) .

Der er gjort betydelige fremskridt i den eksperimentelle undersøgelse af væske-væske-overgange (LLT) mellem forskellige væskefaser i det samme system, ved at fokusere på særlige tilfælde, hvor kinetikken er langsom, fører til nem måling. Imidlertid, at opnå en teoretisk forståelse af, hvad der sker i LLT på et mikroskopisk niveau, er fortsat udfordrende på grund af kompleksiteten af ​​mange-kropssystemerne.

En iboende faktor i væskeadfærd er hydrodynamik - strømmen af ​​væsker i bevægelse; imidlertid, dets rolle i LLT er endnu ikke overvejet på grund af de involverede modelleringsudfordringer. Nu, forskerne har udtænkt en model baseret på to faktorer, der beskriver rækkefølgen af ​​væsken; tætheden, og den lokale organisation af de flydende atomer eller molekyler på et bestemt punkt.

"Vores model af Ginzburg-Landau-typen evaluerer systemet ved hjælp af to ordensparametre; en der er bevaret - tæthed; og en der ikke er - lokal strukturel orden, " Studielederforfatter Kyohei Takae forklarer. "Det, vi fandt, var, at væksten af ​​det flydende domæne, vi undersøgte, var påvirket af tæthedsændringer, der forårsager hydrodynamiske udsving."

Det blev vist, at når tætheden ændres som følge af faseovergangen, hydrodynamisk flow induceres, hvilket fører til ændringer i både hastigheden af ​​domænevækst og langtrækkende interaktion mellem domænerne. Hydrodynamisk interaktion blev derfor fundet at være kritisk for LLT og mønsterudviklingen og kinetikken.

"At få en grundig forståelse af væsker på et mikroskopisk niveau er afgørende for vores grundlæggende viden, og vi håber, det også vil hjælpe med at optimere industrielle processer, " Forfatter af undersøgelsen Hajime Tanaka forklarer. "Ved at afsløre hydrodynamikkens rolle i LLT forventer vi at fremskynde fremtidige undersøgelser af dynamisk forstyrrede systemer, såsom dem under eksternt påført flow."

Artiklen, "Rolle af hydrodynamik i væske-væske overgang af et enkelt-komponent stof, " blev offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ).