研究人员发现了一种“恢复形状的液体”,似乎无视热力学。由油,水和磁化颗粒组成的液体始终分成类似于希腊骨灰酶的形式。
这个发现始于安东尼·雷克(Anthony Raykh)马萨诸塞州阿默斯特大学的聚合物科学和工程研究生正在研究小瓶中的油,水和镍颗粒的混合物。他摇动小瓶以产生乳液,或者是不混合的液体的混合物。但是,混合物没有将其分离成透明的顶部和底部,而是形成了希腊urn的形状。即使一遍又一遍地摇动小瓶,它也一直恢复这种形状。
“这真的很奇怪,”研究合着者托马斯·罗素马萨诸塞大学阿默斯特大学聚合物科学与工程学教授告诉Live Science。他解释说,这很奇怪,因为通常在乳液之前不融合平衡的液体混合物时,他们希望最大程度地减少界面区域或两种液体之间的边界。这种最小化界面区域的趋势受热力学定律的控制,这些定律描述了温度,热量,工作和能量在物理系统中如何相关。
在典型的油和水乳液中,液体形成球形液滴,其表面积最小。相比之下,希腊urn形状具有较高的表面积。这个较高的表面积似乎与自然定律相矛盾,使研究人员感到困惑。
罗素说,在调查了这种奇怪的行为之后,他们发现镍颗粒“有点接管”之间的相互作用形成似乎违反了热力学定律。颗粒产生了磁性偶极子,这是一种现象,它们的磁极相互吸引,在液体表面形成“链”场。这种相互作用会干扰乳液分离的方式。
罗素说,研究人员以前已经检查了油水混合物中颗粒的分离 - 就像雷克(Raykh)一样,没有其他人进行过同样的实验。因此,没有其他研究人员观察到或报道了希腊urn形状看到的较高的界面能量。
乍一看,这种混合物似乎无视热力学定律,但罗素澄清说,这只是一个奇怪的情况。科学家意识到颗粒的磁干扰起着作用,因为其影响会产生较高的界面能,从而导致表面形面较高。罗素说,通常,热力学定律适用于整体系统,而不是单个颗粒之间的相互作用。
研究人员于4月4日在《杂志》上发表了他们的发现自然物理学。