Вторник, 21.11.2017, 22:07
Приветствую Вас, Гость
Главная » 2014 » Январь » 13 » Поляризация воды может происходить под действием теплоты
10:44
Поляризация воды может происходить под действием теплоты

Теоретические расчёты физиков демонстрируют, что таковой диэлектрик, как вода, можно поляризовать, создав в нём постоянную разность (градиент) температур. При всем этом электронное поле в воде может достигать большого значения - порядка 108 В/м. Разность температур, приложенная к границам некой системы, способна генерировать в ней электронный ток. Это явление физики именуют эффект Зеебека. Правда стоит обмолвиться, что речь идёт о «неоднородной» системе, поточнее контакте 2-ух разных металлов. Ясно, что в случае «однородной» системы, когда разность температур приложена к металлу, электронный ток появляться не будет. Что будет в случае, когда градиент температуры будет создаваться в диэлектрике? Казалось бы, свободных носителей заряда нет, а поэтому отсутствие электронного тока разумеется. Но, как оказывается, будет наблюдаться другой электронный эффект - поляризация диэлектрика. Понятно, что молекулу диэлектрика можно представить как небольшой диполь. В работе Water Polarization under Thermal Gradients норвежских и британских учёных показывается, что дипольные моменты молекул диэлектрика, в каком создаётся неизменная разность температур, упорядочиваются и ориентируются в направлении области с наименьшей температурой. Но обо всём по порядку. Рассматриваемая работа является чисто теоретической и, как понятно из наименования, объектом исследовательских работ стал более узнаваемый диэлектрик - вода. В собственных расчётах создатели употребляют аппарат неравновесной термодинамики, при всем этом вода заменяется моделью под заглавием Central Force Model (модель центральной силы). Создаваемый градиент температуры выводит систему из состояния термодинамического равновесия, потому внедрение неравновесной термодинамики оправдано. Чем все-таки тогда обосновано внедрение Central Force Model для рассмотрения параметров воды? Всё это нужно для более упрощённого количественного описания параметров воды, в том числе и в критериях прохождения через неё теплоты. Сама модель центральной силы была предложена сравнимо не так давно (в 1975 году) южноамериканскими учёными Ховардом Лембергом и Фрэнком Стилинджером. Их работа была размещена в Journal of Chemical Physics под заглавием Central-force model for liquid water. Невзирая на упрощения в описании параметров воды в рамках данной модели, подтверждением её пригодности может служить тот факт, что посчитанная диэлектрическая проницаемость воды в рамках Central Force Model ?theor = 82 слабо отличается от экспериментального значения ?exp = 78,3. Ворачиваясь к обсуждаемой работе, отметим, что исследуемая система представляла собой прямоугольный параллелепипед - «ящик» с размерами Lx = 5Ly = 5Lz, где Lz = 19,73 A либо (2-ой вариант «ящика») Lx = 10Ly = 10Lz, где Lz = 14,79 A, где Lx,y,z - длина, ширина и высота соответственно. В этих ящиках находилось соответственно 1280 и 3240 молекул воды. Градиент температуры создавался повдоль оси х. «Профиль» распространения тепла в системе показан на рисунке 1. Всепостоянство температур можно регулировать при помощи термостатов, располагая их по краям и посреди системы. Подразумевается, что температура на торцах моделируемой системы размером Lx = 5Ly = 5Lz составляет 475 К, посреди «ящика» 325 К, что соответствует термическому сгустку 2,6·1010 Вт/м2, или (2-ой случай) 450 К и 350 К с термическим потоком, равным 1,4·1010 Вт/м2. В обоих случаях вода находилась под давлением 1400 атмосфер. Чтоб проверить, как способы неравновесной термодинамики правильно обрисовывают рассматриваемую систему, находящуюся в таких критериях, создатели высчитали температурную зависимость плотности воды ( 2.). 2. Температурная зависимость плотности воды, на теоретическом уровне рассчитанная в случае, когда термический поток равен 2,6·1010 Вт/м2 (пустые круги) и 1,4·1010 Вт/м2 (чёрные круги). Сплошная красноватая кривая - экспериментальная зависимость. Давление в системе равно 1400 атмосфер. Совпадение теоретических и экспериментальной кривых, по воззрению создателей, гласит о применимости способов неравновесной термодинамики для данной задачки. Набросок из обсуждаемой статьи в Phys. Rev. Lett. Пустые и зарисованные круги на графике отвечают термическим потокам 2,6·1010 Вт/м2 и 1,4·1010 Вт/м2 соответственно. Сплошная красноватая линия - экспериментальная кривая. Как видно, согласие теоретического описания и экспериментальных данных очевидно просматривается, а означает, в предстоящем, теоретическая модель, базирующаяся на способах неравновесной термодинамики, должна давать правильные результаты. Основной итог работы можно представить в виде графика зависимости напряжённости электронного поля повдоль направления сделанного градиента температуры в исследуемой системе ( 3). 3. Рассредотачивание напряжённости электронного поля повдоль направления градиента температуры для варианта, когда поток тепла составляет 2,6·1010 Вт/м2 (градиент температуры ?T1=3 К/A ) (чёрные квадраты) и 1,8·1010 Вт/м2 (градиент температуры ?T2=2 К/A) (голубые круги). Сплошная голубая линия отвечает напряжённости, создаваемой термическим потоком 1,8·1010 Вт/м2, приобретенной при помощи равенства Ex,2 = Ex,1 (?T2/?T1) (см. пояснения в тексте). Набросок из обсуждаемой статьи в Phys. Rev. Lett. Тут чёрными квадратами показана напряжённость электронного поля в системе, когда поток тепла равен 2,6·1010 Вт/м2 (градиент температуры 3 К/A), голубыми квадратами напряжённость для потока 1,8·1010 Вт/м2 ( градиент температуры 2 К/A). Таким макаром, создавая градиент температуры около 1010 К/м можно сделать напряжённость электронного поля в воде порядка величины 108 В/м. Более того, неравновесная термодинамика предвещает линейную зависимость меж приложенным к системе градиентом температуры ?T и создаваемой напряжённостью электронного поля Ex: . Чтоб проверить это равенство, создатели с его помощью высчитали зависимость напряжённости электронного поля для термического потока 1,8·1010 Вт/м2 в предположении, что зависимость Ex (x) для термического потока 2,6·1010 Вт/м2 известна. Голубая сплошная кривая на рисунке 3 указывает результаты расчета. Несложно созидать, что посчитанная ранее координатная зависимость напряжённости электронного поля (голубые круги) и зависимость Ex (x) для термического потока 1,8·1010 Вт/м2, приобретенная при помощи соотношения, фактически совпадают. В заключении остаётся только один вопрос, который нужно узнать, а конкретно, что принуждает молекулы воды упорядочиваться под действием теплоты? Не вдаваясь в подробности сложных понятий неравновесной термодинамики, данный эффект можно разъяснить последующим образом: общеизвестно, что неважно какая термодинамическая система, находящаяся в неравновесии с окружающей её средой, стремится отыскать «устойчивое» состояние. Итак вот, благодаря поляризации диэлектрика, система вроде бы оказывает сопротивление при распространении теплоты, стремясь таким макаром скомпенсировать неравномерное рассредотачивание температуры в себе. Что касается экспериментальной проверки приобретенных результатов, то создателями предлагается вариант находить описанную поляризацию не только лишь в воде, да и, к примеру, в микрочастицах металла, подвергаемых электрическому излучению. В таком случае может быть сотворен градиент температуры 108 К/м, приводящий к значению напряжённости электронного поля порядка 106 В/м. Схожий эффект может быть также измерен и в био клеточках. Речь идёт о не так давно обнаруженном явлении наблюдения температурного градиента меж Са2 -АТФазой и окружающим веществом порядка 106 К/м, что должно приводить к появлению напряжённости электронного поля ~104 В/м.


Секс-досуг - проститутки. В разных районах.
Просмотров: 300 | Добавил: admin | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *: