Molekylære danse bestemmer, hvordan væsker optager varme

Forskere har afdækket en forbindelse mellem de mikroskopiske bevægelser af partikler i en væske og dets evne til at absorbere varme.

Når en væske opvarmes, begynder molekylerne i den at bevæge sig rundt og hoppe rundt. Når temperaturen stiger, partikler begynder at bevæge sig oftere og dækker stadig større afstande. Sammen, disse bevægelser skaber forskellige mønstre af molekylære "danse, "kendt som kollektive ophidselser.

I dette studie, offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve , forskerne brugte computersimuleringer til at modellere væskers molekylære adfærd. De fandt ud af, at de kollektive excitationer, der observeres i væsker, i sidste ende kan blive så intense, at de begynder at interagere med hinanden, ændre måden, hvorpå væsken selv optager varme.

Forskergruppen, involverer forskere fra Queen Mary University of London, Bauman Moscow State Technical University og Institute for High Pressure Physics RAS i Rusland, testet deres fund i mange forskellige typer væsker og fandt ud af, at dette forhold var universelt på tværs af væsker.

Opdagelsen af ​​dette nye forhold bygger bro mellem væskernes mikroskopiske adfærd og deres makroskopiske egenskaber - varmekapacitet. Det tyder også på, at der er en optimal temperaturregion til afkøling, og det er muligt at kontrollere denne region ved at indstille mønsteret af molekylære "danse".

Professor Stanislav Yurchenko, Professor ved Bauman Moscow State Technical University og forfatter til undersøgelsen, sagde:"Vi håber at afdække denne sammenhæng mellem kollektive ophidselser og varmeabsorbering, kunne give en vej mod den generelle væsketeori, som er en af ​​de længste udfordringer inden for kondenseret fysik. "

Dr. Andrei Sapelkin, lektor på School of Physics and Astronomy ved Queen Mary, tilføjede:"På trods af at vi er rundt omkring os, er væsker stadig en af ​​de mindst forståede materielle tilstande. Så meget, at, i modsætning til tilfælde af faste stoffer og gasser, der er ingen generel mikroskopisk teori om væsker, der strækker sig helt fra atom- eller molekylære interaktioner inden for en væske til det makroskopiske niveau. Med denne opdagelse håber vi at bygge bro over dette hul. "