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[涨姿势] 物理学家声称已经找到了如何使任何材料熔化的方法

作者:精品下载站 日期:2024-12-13 16:32:18 浏览:12 分类:涨姿势

物理学家声称已经找到了如何使任何材料熔化的方法


这(可能)是人们长期寻求的熔点一般理论,而不是超级恶棍的指南。

[涨姿势] 物理学家声称已经找到了如何使任何材料熔化的方法

如果你想加工金属,你需要知道它熔化的条件。

图片来源:Shestakov Dmytro/Shutterstock.com

一位科学家声称,材料在压力下熔化的温度遵循一个抛物线方程,这为一个长期存在的问题提供了一个令人惊讶的简单解决方案。

如果要将固体变成液体,通常的方法是加热。然而,熔化发生的温度不仅取决于所涉及的物质,还取决于所施加的压力。因此,物理学家和化学家使用温度-压力相图(其中 X 轴测量温度,Y 轴测量压力)来显示某物成为固体、液体或气体的条件。熔线标志着前两者之间的边界。了解这条线的位置对于选择先进的工程材料至关重要,并且在药物设计等领域具有应用。

这些图表通常是通过昂贵的试验和错误产生的——如果有一个预测这条线的通用公式,将会节省大量金钱和心痛。这就是玛丽女王大学的克斯特亚·特拉琴科(Kostya Trachenko)教授声称提供的内容,尽管并非所有人都完全相信。

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Trachenko 最近出版了一本名为液体理论的书,并利用他和其他人在该主题上取得的进展得出结论,熔线可以通过简单的抛物线方程来描述。 Trachenko 认为,不需要使用越来越高的温度和压力进行实验,并解决随之而来的所有困难,而是可以使用更良性条件下的测量来预测这条线。

除了实用价值之外,这样的发现还意味着表面上不相关的材料具有基本的共性。

特拉琴科教授在一份声明中说:“这一结果的简单性和普遍性特别令人兴奋,”尽管简单性在这里是一个相对的描述。 “它表明,尽管熔化很复杂,但从惰性气体到金属,不同系统之间表现出基本的统一性。” 

Trachenko 通过关注物质在熔化或凝固时的能量,而不是像之前大多数研究那样关注熵,推导出了这个方程。他得出的结论是,熔线是由普朗克常数、电子质量和电荷以及物质外层电子所在的壳层决定的。

从某种意义上说,这样一个公式的存在不应令人惊讶。基于理论热力学,液体转变为气体的点的方程是已知的。升华也是如此——当固体直接变成气体而没有液态阶段时,就像彗星接近太阳时发生的那样。另一方面,考虑到这个主题的研究程度,找到一些迄今为止被遗漏的东西有点出乎意料,特别是因为固体和液体之间的边界的定义并不总是简单的。 

此外,德国航空航天中心的谢尔盖·哈帕克博士告诉《新科学家》特拉琴科,他在推导过程中的几个点上使用了基于“物理直觉”的近似值。哈尔帕克说,如果没有对这些估计进行严格的证明,只有在以前从未使用过的条件下进行广泛的测试才足以确定特拉琴科是否正确。

如果冰雪女王和超级英雄伙伴可以冻结他们接触到的任何东西,那么奇幻恶棍可能会做相反的事情,但为此,你需要知道底线在哪里。

该论文在《Physical Review E》中开放获取。

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