Российские ученые: пузырьки стремятся к биссектрисе или диагонали
Новое явление самоорганизации в физических процессах обнаружили ученые из Института общей физики РАН. Они изучали движение пузырьков водорода при травлении алюминия в слабо-щелочном растворе. Оказалось, что движущиеся пузырьки организуются в относительно устойчивые структуры, геометрия которых определяется геометрией пластины.
Поток жидкости в гравитационном поле обладает рядом нестабильностей, которые иногда приводят к формированию самоорганизующихся структур (наиболее известным примером являются ячейки Бернара).
Российские ученые обнаружили явление самоорганизации в новом классе процессов, происходящих с выделением пузырьков газа. Их статья должна выйти Physical Review Letters, а ее препринт уже доступен на arXiv.org.
В зависимости от формы пластины, которая подвергалась травлению, распределение пузырьков было различным. В случае квадратной пластины они концентрировались на диагоналях, в случае треугольной - на биссектрисах. Когда же пластина была в форме винта, то пузырьки начали медленно вращаться.
1 | 2 |
При наблюдении за движением пузырьков сбоку ничего особенного не видно все фотогалереи
Как пишут авторы, наблюдавшееся образование диссипативной структуры (системы, находящейся вдалеке от термодинамического равновесия) происходило за счет положительной обратной связи между движением пузырьков и потоком жидкости вокруг них. А необходимую для этого энергию поставлял сам химический процесс.
Суть процесса такова. Каждый поднимающийся пузырек газа вовлекает окружающую жидкость в движение. Чем больше плотность пузырьков, тем большую скорость приобретает в этой области жидкость. Согласно уравнению Бернулли, более высокая скорость соответствует более низкому давлению. Разность давлений приводит к постепенному дрейфу пузырьков в область пониженного давления, что приводит к увеличению плотности пузырьков, что вызывает увеличение скорости движения жидкости - круг замкнулся.
Простым наблюдением ученые не ограничились и построили математическую модель явления.
Ячейки Бенара или Рэлея — Бенара — возникновение упорядоченности в виде конвективных ячеек в форме цилиндрических валов или правильных шестигранных структур в слое вязкой жидкости с вертикальным градиентом температуры, то есть равномерно подогреваемой снизу.
Поток жидкости в гравитационном поле обладает рядом нестабильностей, которые иногда приводят к формированию самоорганизующихся структур (наиболее известным примером являются ячейки Бернара).
Российские ученые обнаружили явление самоорганизации в новом классе процессов, происходящих с выделением пузырьков газа. Их статья должна выйти Physical Review Letters, а ее препринт уже доступен на arXiv.org.
В зависимости от формы пластины, которая подвергалась травлению, распределение пузырьков было различным. В случае квадратной пластины они концентрировались на диагоналях, в случае треугольной - на биссектрисах. Когда же пластина была в форме винта, то пузырьки начали медленно вращаться.
1 | 2 |
При наблюдении за движением пузырьков сбоку ничего особенного не видно все фотогалереи
Как пишут авторы, наблюдавшееся образование диссипативной структуры (системы, находящейся вдалеке от термодинамического равновесия) происходило за счет положительной обратной связи между движением пузырьков и потоком жидкости вокруг них. А необходимую для этого энергию поставлял сам химический процесс.
Суть процесса такова. Каждый поднимающийся пузырек газа вовлекает окружающую жидкость в движение. Чем больше плотность пузырьков, тем большую скорость приобретает в этой области жидкость. Согласно уравнению Бернулли, более высокая скорость соответствует более низкому давлению. Разность давлений приводит к постепенному дрейфу пузырьков в область пониженного давления, что приводит к увеличению плотности пузырьков, что вызывает увеличение скорости движения жидкости - круг замкнулся.
Простым наблюдением ученые не ограничились и построили математическую модель явления.
Ячейки Бенара или Рэлея — Бенара — возникновение упорядоченности в виде конвективных ячеек в форме цилиндрических валов или правильных шестигранных структур в слое вязкой жидкости с вертикальным градиентом температуры, то есть равномерно подогреваемой снизу.
Ещё новости по теме:
18:20