Портал | Содержание | О нас | Пишите | Новости | Голосование | Топ-лист | Дискуссия Rambler's Top100

TopList Яндекс цитирования

НОВОСТИ
"РУССКОГО ПЕРЕПЛЕТА"

ЛИТЕРАТУРА

Новости русской культуры

Афиша

К читателю

Содержание

Публицистика

"Курск"

Кавказ

Балканы

Проза

Поэзия

Драматургия

Искания и размышления

Критика

Сомнения и споры

Новые книги

У нас в гостях

Издательство

Книжная лавка

Журнальный зал

ОБОЗРЕНИЯ

"Классики и современники"

"Слово о..."

"Тайная история творений"

"Книга писем"

"Кошачий ящик"

"Золотые прииски"

"Сердитые стрелы"

КУЛЬТУРА

Афиша

Новые передвжиники

Фотогалерея

Музыка

"Неизвестные" музеи

Риторика

Русские храмы и монастыри

Видеоархив

ФИЛОСОФИЯ

Современная русская мысль

Искания и размышления

ИСТОРИЯ

История России

История в МГУ

Слово о полку Игореве

Хронология и парахронология

Астрономия и Хронология

Альмагест

Запечатленная Россия

Сталиниана

ФОРУМЫ

Дискуссионный клуб

Научный форум

Форум "Русская идея"

Форум "Курск"

Исторический форум

Детский форум

КЛУБЫ

Пятничные вечера

Клуб любителей творчества Достоевского

Клуб любителей творчества Гайто Газданова

Энциклопедия Андрея Платонова

Мастерская перевода

КОНКУРСЫ

За вклад в русскую культуру публикациями в Интернете

Литературный конкурс

Читательский конкурс

Илья-Премия

ДЕТЯМ

Электронные пампасы

Фантастика

Форум

АРХИВ

Текущий

2003

2002

2001

2000

1999

Фотоархив

Все фотоматериалы


Новости
"Русский переплет" зарегистрирован как СМИ. Свидетельство о регистрации в Министерстве печати РФ: Эл. #77-4362 от
5 февраля 2001 года. При полном или частичном использовании
материалов ссылка на www.pereplet.ru обязательна.

Тип запроса: "И" "Или"

28.05.2018
15:38

Физики нашли намеки на существование "сверхтяжелой" темной материи

28.05.2018
15:28

Ученые объяснили возникновение «пробок» в высотных струйных течениях

28.05.2018
15:20

Плутон создали кометы

28.05.2018
15:18

Изучение гравитационного поля Земли

28.05.2018
15:17

Антиматерия в ураганах

28.05.2018
15:08

Лазер поможет сделать из поры в твердом теле нанопульсар

28.05.2018
14:55

Линзирование плазмой помогло разглядеть радиопульсар «Черная вдова»

28.05.2018
14:42

В России созданы лазеры излучающие в новом диапазоне

28.05.2018
14:37

Для носимой электроники создали проводящее эластичное волокно

28.05.2018
14:34

«Динозавровый» астероид обвинили в гибели лесных птиц

28.05.2018
13:55

Физики впервые увидели охлаждение сыпучего газа из палочек в невесомости

    Физики из Университета имени Отто фон Герике увидели на практике охлаждение сыпучего газа, состоящего из тонких медных палочек и помещенного в невесомость. Неожиданно оказалось, что энергия газа убывает со временем в соответствии с законом Хаффа, хотя приближения, используемые при его выводе, не выполняются. Статья опубликована в Physical Review Letters.

    Движение пешеходов, мигрирующих групп животных и бактерий, а также поведение песка в песчаной буре можно описать с помощью модели сыпучего газа (granular gas) — системы из большого числа сравнительно крупных частиц, которые теряют энергию при столкновениях и могут взаимодействовать только с ближайшими соседями. Свойства сыпучих газов существенно отличаются от обычных газов, в которых столкновения частиц упругие, то есть не приводят к потере энергии. В частности, распределение скоростей частиц и зависимость давления отличается для обычного и сыпучего газа. Кроме того, в сыпучих газах действует так называемый «сыпучий демон Максвелла», который заставляет частицы слипаться и формировать кластеры, — например, если вы поместите сыпучий материал в коробку, разделенную перегородкой с небольшим отверстием, и будете энергично ее встряхивать, со временем бо́льшая часть частиц соберется в одной половине коробке.

    Напротив, в классической термодинамике частицы стремятся распределиться по коробке как можно более равномерно. Считается, что именно подобные процессы привели к образованию планетезималей и последующему формированию известных крупных объектов Солнечной системы.

    К сожалению, в основном свойства сыпучих газов изучают теоретически, делая множество упрощающих вычисления предположений. Например, в 1983 году американский физик Питер Хафф (Peter Haff) показал, что энергия однородного сыпучего газа, который состоит из одинаковых сфер и в котором можно пренебречь трением, падает обратно пропорционально квадрату времени: E(t) ~ (t/τ)−2, где τ — это характерный масштаб, после которого закон начинает работать. Проще говоря, при отсутствии внешнего воздействия такой газ охлаждается и средняя скорость частиц уменьшается, поскольку они теряют энергию при столкновениях. Сейчас этот закон называют законом Хаффа. В дальнейшем другие исследовательские группы повторили расчеты Хаффа для более общих случаев вытянутых эллипсоидов, цилиндров и бесконечно тонких иголок и получили похожий закон E(t) ~ t−2; форма частиц сказывалась только на характерном масштабе τ, но не на показателе степени. Тем не менее, в 2010 году группа физиков под руководством Такеши Канзаки (Takeichi Kanzaki) с помощью численных расчетов показала, что в двумерной системе вязкоупругих вытянутых эллипсоидов показатель степени должен измениться на 5/3, причем энергия колебательных и трансляционных степеней свободы будет по-разному зависеть от времени. Трансляционные степени свободы — это степени свободы, которые отвечают поступательному движению частиц; чем быстрее частица движется, тем больше ее трансляционная энергия.

    В новой работе группа ученых под руководством Ральфа Станнариуса (Ralf Stannarius) экспериментально проверила закон Хаффа для сыпучего газа, состоящего из вытянутых палочек и помещенного в невесомость. Для этого исследователи поместили в контейнер размером 11×8×8 сантиметров 374 медные палочки длиной около 10 миллиметров и диаметром около 1,35 миллиметра, а затем сбросили его несколько раз со специальной башни высотой около 146 метров (ZARM Drop Tower). За время свободного падения, которое достигало девяти секунд, контейнер находился в невесомости (ускорение менее 10−6 от ускорения свободного падения), поэтому газ был практически однородным. В течение первых двух секунд падения ученые «разогревали» газ, заставляя вибрировать боковые стенки контейнера, а затем записывали движение палочек в ускоренной съемке (100 кадров в секунду), чтобы оценить их скорость и рассчитать среднюю энергию газа. Чтобы упростить наблюдения, физики пометили несколько палочек краской.

    Разработанная учеными схема эксперимента позволила им разделить вклады в энергию частиц, отвечающие вращательным и трансляционным степеням свободы. Грубо говоря, исследователи вычисляли по фотографиям скорости вращения и поступательного движения каждой из выделенных палочек, а потом пересчитывали их в энергию. В результате физики выяснили, что закон Хаффа выполняется для всех степеней свободы по отдельности — начиная со второй секунды охлаждения, каждая из энергий начинала уменьшаться обратно пропорционально квадрату времени. Таким образом, в построенной трехмерной системе не наблюдалось явлений, аналогичных предсказаниям группы Канзаки. Отклонение от закона Хаффа на начальных этапах охлаждения авторы объясняют неоднородностью газа — например, палочки были «горячее» (то есть двигались быстрее) около вибрирующих стенок, пока равновесие в контейнере не установилось.

    Кроме того, работа Хаффа предсказывала, что частота столкновений в сыпучем газе будет медленно (логарифмически) расти со временем, пока газ охлаждается. В самом деле, из записанных учеными видео следовало, что измеренная экспериментально и предсказанная простейшей теоретической моделью зависимости совпадают. Более того, расчеты параметров теории, опирающиеся на уменьшение энергии и на увеличение числа частиц, дают один и тот же результат.

    Таким образом, ученые подтвердили, что в исследованной ими системе закон Хаффа выполняется неожиданно хорошо, хотя большинство приближений модели не работают (например, палочки не симметричны, и между ними есть трение). С другой стороны, скорость охлаждения превышает скорость, предсказанную моделью вытянутых эллипсоидов. Поэтому в конце статьи авторы замечают, что теоретические модели сыпучих газов нужно улучшать, и подчеркивают важность экспериментальных исследований.

    В марте этого года математики из Великобритании, Испании и Германии показали, что благодаря слипанию частиц и уменьшению полного числа степеней свободы сыпучие газы могут разогреваться даже тогда, когда их полная энергия уменьшается. Тем не менее, в пределе высоких температур, когда распределение частиц практически однородно, эта система также подчиняется закону Хаффа, проверенному в новой работе. Также мы писали о том, как физики экспериментально исследовали упорядочивание частиц в сыпучих жидкостях, которые состоят из большого числа сфер или игральных кубиков, насыпанных в банку.

    По информации https://nplus1.ru/news/2018/05/28/rods-gas

    Обозрение "Terra & Comp".

Выскажите свое мнение на:

28.05.2018
13:27

Пентагон отчитался о создании сверхсветового двигателя

26.05.2018
17:55

Новый рассказ Юрия Михайлова

25.05.2018
11:11

"Попробую-ка я..." - новое в литературном обозрении Соломона Воложина

24.05.2018
18:02

Ученые создали уникальную “ловушку для света”

24.05.2018
17:59

Ученые выяснили, как человек приобрел столь большой мозг

24.05.2018
17:51

Застежка-молния превратила плоскую ткань в объемные предметы

24.05.2018
17:42

Аэрогель поможет найти новые частицы в будущем новосибирском коллайдере

24.05.2018
17:31

Астрономы получили самый детальный в истории снимок пульсара

24.05.2018
17:27

Исследователи выяснили, куда чаще всего на Земле бьют молнии

<< 351|352|353|354|355|356|357|358|359|360 >>

НАУКА

Новости

Научный форум

Почему молчит Вселенная?

Парниковая катастрофа

Хронология и парахронология

История и астрономия

Альмагест

Наука и культура

2000-2002
Научно-популярный журнал Урания в русском переплете
(1999-200)

Космические новости

Энциклопедия космонавтика

Энциклопедия "Естествознание"

Журнальный зал

Физматлит

News of Russian Science and Technology

Научные семинары

НАУЧНЫЕ ОБОЗРЕНИЯ

"Физические явления на небесах"

"TERRA & Comp"

"Неизбежность странного микромира"

"Биология и жизнь"

ОБРАЗОВАНИЕ

Открытое письмо министру образования

Антиреформа

Соросовский образовательный журнал

Биология

Науки о Земле

Математика и Механика

Технология

Физика

Химия

Русская литература

Научная лаборатория школьников

КОНКУРСЫ

Лучшие молодые
ученые России

Для молодых биологов

БИБЛИОТЕКИ

Библиотека Хроноса

Научпоп

РАДИО

Читают и поют авторы РП

ОТДЫХ

Музеи

Игры

Песни русского застолья

Народное

Смешное

О НАС

Редколлегия

Авторам

О журнале

Как читать журнал

Пишут о нас

Тираж

РЕСУРСЫ

Поиск

Проекты

Посещаемость

Журналы

Русские писатели и поэты

Избранное

Библиотеки

Фотоархив

ИНТЕРНЕТ

Топ-лист "Русского переплета"

Баннерная сеть

Наши баннеры

НОВОСТИ

Все

Новости русской культуры

Новости науки

Космические новости

Афиша

The best of Russian Science and Technology

 

 


Если Вы хотите стать нашим корреспондентом напишите lipunov@sai.msu.ru

 

Редколлегия | О журнале | Авторам | Архив | Ссылки | Статистика | Дискуссия

Галерея "Новые Передвижники"
Пишите

© 1999, 2000 "Русский переплет"
Дизайн - Алексей Комаров

Русский Переплет
Rambler's Top100 TopList