Решение давней проблемы: физики придумали способ, как расплавить любой материал

Авторы исследования, опубликованного в журнале Physical Review E, утверждают, что температура, при которой материал плавится под влиянием давления, подчиняется одному параболическому уравнению, что обеспечивает простое решение давней проблемы, пишет IFLScience.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Для того, чтобы превратить твердый материал в жидкость нужно просто его нагреть. Но температура, при которой происходит процесс плавления материала, зависит не только от того, что это за материал, но и от давления, которое на него оказывают.

Физики используют фазовые диаграммы температура-давление, где ось X показывает температуру, а ось Y — давление. С помощью таких диаграмм можно показать условия, при которых любой материал будет находится в твердом, жидком или газообразном состоянии. Линия плавления отмечает границу между температурой и давлением. Понимание того, где проходит эта линия, может иметь важное значение для выбора передовых инженерных материалов.

Эти диаграммы обычно создают методом проб и ошибок, что требует больших затрат. Если бы существовала универсальная формула для прогнозирования этой линии, то могло бы сэкономить много денег. Авторы нового исследования считают, что нашли такую формулу.

Физики пришли к выводу, что линии плавления можно описать простым параболическим уравнением. Вместо того, чтобы проводить эксперименты с использованием все более высокой температуры и давления, линию можно спрогнозировать с помощью измерений в более благоприятных условиях.

По словам физиков, исходя из полученных результатов исследования, плавление, несмотря на его сложность, демонстрирует фундаментальное единство различных систем, от благородных газов до металлов. Ученые вывели уравнение, когда сосредоточили все внимание на энергии вещества в точке, где оно плавится или затвердевает, а не на энтропии, как это делали ученые в прошлых исследованиях.

Авторы пришли к выводу, что линия плавления определяется постоянной Планка, массой и зарядом электрона, а также оболочками, в которых существуют внешние электроны вещества. В каком-то смысле существование такой формулы не должно вызывать удивление. Уравнение точки превращения жидкости в газ уже известно и основано на теоретической термодинамике. То же самое можно сказать и сублимации, то есть процессе перехода вещества из твердого в газообразное состояние, минуя фазу жидкости. С другой стороны, учитывая достижения современной науки и многие исследования по этой теме, новое заявление физиков является неожиданным. Тем более что определение границы между твердым состоянием и жидким не всегда однозначно.

Для того, чтобы подтвердить теорию физиков нужно провести тестирования в тех условиях, которые ранее не использовались в исследованиях, чтобы получить доказательства правоты ученых.

Как уже писал Фокус, в Китае создали самый долговечный плазмотрон для резки металлов, который может работать несколько лет. Обычно плазмотроны могут работать несколько десятков часов.

Если плазму считают четвертым состоянием вещества, то пятым состоянием считается конденсат Бозе–Эйнштейна. В этом состоянии материи атомы ведут себя очень странно, и оно само нарушает правила квантовой физики, как уже писал Фокус.

Напоминаем, что ученые, которые занимаются изучением физики Солнца получили важные результаты исследования извержений плазмы с поверхности нашей звезды. Физики обнаружили одну очень важную особенность, как уже писал Фокус.