Физика

У жидкостей нашли предел текучести

sidsnapper/Getty Images

Ученые из Лондонского университета королевы Марии и Института физики высоких давлений имени Л. Ф. Верещагина РАН нашли предел тому, насколько вязкой может быть жидкость. Созданное физиками уравнение ограничивает этот показатель с помощью фундаментальных констант. О своей работе исследователи рассказали в журнале Science Advances.

Вязкость — это мера того, насколько большое сопротивление оказывает жидкость или газ при перемещении одной ее части относительно другой. Мы знаем, что при охлаждении вязкость вещества увеличивается, а при нагревании уменьшается. Этот интервал в реальности ограничивается температурами замерзания и кипения жидкости. Но есть ли фундаментальный предел того, насколько вязкой может быть жидкость? Считается, что вязкость практически невозможно рассчитать из теоретических выкладок, поскольку она очень сложно зависит от структуры, состава и взаимодействий жидкости.

Решить эту проблему попытались два исследователя из России и Великобритании. Они составили уравнение, описывающее минимальное значение вязкости. Авторы показали, что то, насколько жидкой может быть жидкость, определяется всего двумя фундаментальными физическими константами — постоянной Планка и массой электрона. Кроме того, уравнение содержит постоянное число пи и значение массы молекулы вещества, на вязкость которой накладывается ограничение.

«Этот результат поражает. Вязкость — это сложное свойство, сильно изменяющееся для различных жидкостей и внешних условий. Однако наши результаты показывают, что минимальная вязкость всех жидкостей оказывается простой и универсальной величиной, — отмечает ведущий автор статьи, профессор Лондонского университета королевы Марии Константин Траченко. — Нижний фундаментальный предел показывает нам, как фундаментальные константы оказывают влияние на нашу жизнь — от приготовления чашки чая до работы гидроэлектростанций».

Есть и практические последствия открытия этого предела. Он может применяться там, где требуется синтез жидкости для химического, промышленного или биологического процесса с низкой вязкостью. Это, например, может быть важно при использовании сверхкритических флюидов для экологически чистых методов обработки сложных отходов. В этом случае минимальный предел вязкости показывает, к чему можно стремиться. Согласно ему, минимальная вязкость зависит только от массы молекулы, а значит, никакими способами ее нельзя искусственно опустить ниже этого значения.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.