 وقتی دانهها به شدت تکان میخورند، رفتاری مانند آب در حال جوش را از خود نشان میدهند
بنا به گزارش ساینس دیلی (science daily) وقتی دانهها به شدت تکان میخورند، رفتاری مانند آب در حال جوش را از خود نشان میدهند. همرفت با حرکتی غلطشی طوری اتفاق میافتد که درست مانند آب به نظر میرسد.
محقق دانشگاه «تویینتی» هلند، «پیتر اشویز» این پدیده را در مادهی دانهای شکل با استفاده از دوربین سرعت بالا نشان داد. تحقیق وی درک بهتر رفتار این مواد را که اغلب مورد استفاده و تولید صنعتی قرار میگیرد، نشان میدهد. همرفت را در آب وقتی نزدیک نقطهی جوش باشد میتوان دید. حرکت غلطشی بعد از آن اتفاق میافتد و گرمای زیادی میگیرد: سیال گرم بالا میرود و آب سرد به واسطهی غلطش پایین میآید. اثری بسیار ساده و زیبا در این ذرات در حال حرکت دیده شد: با شروع یک جهش برای بالا رفتن آنها (که دوباره پایین میآیند، خوشهها شکل میگیرند و حرکت جرخشی شروع میشود. فقط مانند سیالها است که ذرات با انرژی پایین خوشه شکل میدهند و ذرات با انرژی بالا به سرعت حرکت میکنند. در قیاس با دمای جوش صفحهای که سیال را گرم میکند، انرژی این تکانهای شدید با فاز گذرها، بالا میرود. قبل از اینکه همرفت آغاز شود، در تکانهایی که شدت کمتری دارند، توپها رفتاری شبیه سیال از خود نشان میدهند. در سیالها این را اثر «لایدنفراست»(Leidenfrost) مینامیم. این در حالتی است که یک قطره در لایهای نازک از گاز شناور است. همین اتفاق برای دانهها با تکانهای عمودی میافتد: یک خوشهی بستهی ذرات بر روی یک لایه از ذرات با حرکتهای سریع شناور است. این لایه «گاز دانهای» نامیده میشود. «اشویز» گذر از شرط لایدنفراست تا همرفت را توضیح میدهد. این فقط مادهای در حال بالا رفتن سطح انرژی نیست: باید حالت ناپایداری وجود داشته باشد که باعث شروع همرفت میشود. این ناپایداری سبب میشود که ذرات به خوشهها و بقیه کاملا آزاد باشند. ایستایی مادهی دانهای مانند، شکر یا شن، اغلب در حین انتقال یا گذر، فرایند یا تهنشین شدن منجر به اثرات غیرقابل پیشبینی میشود. این باعث ایستایی در فرایندهای صنعتی یا مصرف زیاد انرژی میشود. درک بهتر رفتار مواد مانند چنین پدیدهای به مانعی برای چنین اثراتی منجر میشود. «اشویز» ثابت میکند که بسیاری از پدیدهها مانند خوشهای شدن آنها میتواند رفتار آنها را شرح و نشان دهد که مانند سیال عمل میکنند. |