Brocade Garden: Artikel ini ditujukan untuk fisika
Aliran materi partikulat, seperti pasir dan partikel katalitik yang digunakan dalam reaktor kimia, memungkinkan terjadinya berbagai fenomena alam dari tanah longsor hingga gunung berapi, dan berbagai proses industri dari produksi farmasi hingga penangkapan karbon. Meskipun pergerakan dan pencampuran materi partikulat sering menunjukkan kemiripan yang mencolok dengan zat cair, seperti di bukit pasir yang bergerak, longsoran salju, dan pasir apung, dasar fisik aliran partikel tidak dipahami dengan baik seperti aliran cairan, dan tampaknya melanggar fisika. Tidak ada hukum, tetapi ada misteri yang lebih dalam. Sekarang, penemuan oleh Chris Boyce, asisten profesor teknik dan teknik kimia di Universitas Columbia, menjelaskan keluarga baru ketidakstabilan gravitasi dari partikel dengan kepadatan berbeda. Partikel ini terdiri dari gas yang tidak terlihat dalam cairan. Mekanisme saluran didorong.
Bekerja sama dengan tim Christoph Muller, profesor ilmu energi dan teknik di ETH Zurich, tim Boyce mengamati ketidakstabilan Rayleigh-Taylor (RT) yang tidak terduga di mana partikel yang lebih ringan melewati yang lebih berat Partikel muncul dalam bentuk "jari" dan "gelembung partikel". Ketidakstabilan RT disebabkan oleh interaksi dua fluida dengan massa jenis yang berbeda, kedua fluida tersebut tidak dapat bercampur, seperti minyak dan air, karena fluida yang lebih ringan akan mendorong fluida yang lebih berat keluar. Tidak ada ketidakstabilan yang ditemukan pada saat itu. Studi yang dipublikasikan dalam Proceedings of the National Academy of Sciences pada 22 April 2019 ini membuktikan untuk pertama kalinya:
- Pasir yang lebih ringan (biru) membentuk perkembangan "gelembung" di pasir yang lebih berat (putih) Foto: Alex Penn / ETH Zurich
Ketika kedua jenis pasir dipengaruhi oleh getaran vertikal dan arus udara ke atas, pasir yang lebih ringan membentuk "gelembung" dan naik di pasir yang lebih berat, mirip dengan gelembung yang terbentuk dan naik di lampu lava. Tim peneliti menemukan bahwa seperti gelembung udara dan minyak yang naik di air, karena mereka lebih ringan dari air dan tidak ingin bercampur dengan air, bahkan jika dua jenis pasir suka bercampur, gelembung pasir ringan akan muncul di pasir yang lebih berat. Boyce berkata: Kami pikir penemuan ini revolusioner. Kami telah menemukan simulant granular yang mirip dengan ketidakstabilan hidrodinamik besar terakhir. Meskipun analog ketidakstabilan utama lainnya telah ditemukan dalam aliran granular dalam beberapa dekade terakhir, ketidakstabilan R-T belum dibandingkan secara langsung. rambut
Sekarang tidak hanya dapat menjelaskan struktur geologi dan proses di bawah deposit, tetapi juga dapat digunakan untuk teknologi pemrosesan bubuk di industri energi, konstruksi dan farmasi. Tim peneliti menggunakan model eksperimental dan komputasi untuk menunjukkan bahwa gas yang melewati saluran partikel yang lebih ringan memicu pembentukan pola jari dan gelembung. Penyaluran gas terjadi karena lebih ringan, cluster partikel yang lebih besar lebih berat, dan cluster partikel yang lebih kecil memiliki permeabilitas yang lebih tinggi terhadap aliran gas. Ketidakstabilan tipe-r dalam bahan granular disebabkan oleh persaingan antara resistansi ke atas dan gaya kontak ke bawah yang meningkat secara lokal oleh penyaluran gas, yang merupakan mekanisme fisik yang sama sekali berbeda dari yang ditemukan dalam cairan. Diketahui bahwa mekanisme penyaluran gas ini juga dapat menghasilkan ketidakstabilan gravitasi lainnya, termasuk cabang mengalir dari tetesan butiran yang jatuh.
Juga dibuktikan bahwa ketidakstabilan tipe r dapat terjadi pada berbagai kondisi aliran gas dan getaran, membentuk struktur yang berbeda pada kondisi eksitasi yang berbeda. Ketidakstabilan ini dapat diterapkan pada berbagai sistem, memberikan penjelasan baru untuk dinamika partikel dan peluang baru untuk pembentukan produk baru dalam campuran partikel. Penemuan dampak potensial pada geosains sangat menarik - ketidakstabilan ini dapat membantu kita memahami bagaimana struktur dalam sejarah bumi terbentuk dan memprediksi bagaimana struktur lain mungkin terbentuk di masa depan. Boyce sekarang mempelajari fenomena cair dan struktur lainnya di pasir dan mengukur perilaku mereka. Dia juga berbicara dengan ahli geologi dan vulkanologi untuk mengeksplorasi lebih lanjut bagaimana proses ini dan proses serupa terjadi di alam.
Brocade Park-Science Popularization Penelitian / Dari: Brown University
Referensi Jurnal Literatur: "Physics Review Letters"
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.122.157002
Taman Brocade-Menyampaikan Keindahan Ilmu Alam Semesta
(Kartu lingkaran telah ditambahkan di sini, silakan buka klien Toutiao untuk melihatnya)Di pojok kiri bawah [Pelajari lebih lanjut] Unduh aplikasi Boke Garden
- Mereka semua mengatakan bahwa kaki Shen Yue terlalu tebal. Setelah melihat foto-foto bandara, netizen tidak dapat mempercayainya.
- Entri 224 tenaga kuda, 18w memiliki penggerak empat roda, mengapa tidak ada yang membeli Roewe RX8 yang mendominasi?
- 150.000 dapat membeli BMW, yang dikenal sebagai raja kinerja biaya, dibandingkan dengan produk pesaing, Civic keren?
- "Naga Timur Menjadi Cacing" 3981 hari playoff sulit dimenangkan, Pistons memiliki 6 dominasi di Wilayah Timur
- Masih membeli Highlander? Mobil domestik ini lebih mendominasi dari Tourang, bisa tiduran untuk 3 orang di belakang, 7 kursi dengan penggerak empat roda dan hanya 18w
- "Mantan rekan setim Lin di Yerusalem" menjadi penembak pilar? 4 poin atau mencapai gaji maksimum untuk tinggal di India