Sıvının Ne Kadar Akıcı Olabileceğinin Bir Sınırı Vardır

Duştan çıkan suyun diş macununuzla aynı kıvamda olduğu ya da kahvenizin yağ gibi aktığı bir dünya hayal edin. Dürüst olmak gerekirse, şu anda duyduğumuz bazı şeyler kadar çılgınca görünmeyebilir, ancak sıvıların akıcılığı veya viskozitesi günlük hayatımızın çoğunu yönetir.

Bir sıvının viskozitesinin (akma direncinin) ısıtarak azaltılabileceği iyi bilinse de, sıvının kaynamadan önce minimum seviyeye ulaştığı ve gaz haline geldiği nokta resmi olarak tanımlanmamıştı. İngiltere ve Rusya'dan bilim insanları, evreni tanımlayan temel fiziksel sabitleri kullanarak bu sınırı ölçmek için bir denklem formüle ettiler.

Londra Queen Mary Üniversitesi'nden baş yazar Profesör Kostya Trachenko, “Bu sonuç şaşırtıcı. Viskozite, farklı sıvılar ve dış koşullar için büyük ölçüde değişen karmaşık bir özelliktir. Yine de sonuçlarımız, tüm sıvıların minimum viskozitesinin basit ve evrensel olduğunu gösteriyor.” dedi.

"Temel" viskozitenin (Im) yeni özelliğinin alt sınırı iki temel kavrama bağlıdır: (indirgenmiş) Planck sabiti (ℏ) ve proton-elektron kütle oranı (mp/me).

 

 

Teorik kavramlardan viskoziteyi hesaplamak imkansız olarak kabul edilirdi. Çünkü viskozite sıvı yapısı, bileşimi ve etkileşimleri gibi sistem değişkenlerine bağlıdır. Ayrıca, dış koşullara güçlü ve dolambaçlı bağımlılığı da vizkoziteyi hesapmalayı imkansız yapıyordu. İmkansızı başaran Trachenko ve Rusya Bilimler Akademisi'nden ortak yazar Vadim Brazhkin, bir sıvının ne kadar akıcı olabileceğini sadece iki temel fiziksel sabitin yönettiğini gösteren bir denklem geliştirmeyi başardı; Planck sabiti (genellikle kuantum mekaniği formülasyonlarında kullanılır) ve proton-elektron kütle oranı (yıldız oluşumu ve yaşamı destekleyen ortam gibi birçok alanda önem taşıyan birkaç boyutsuz miktardan biridir).

Trachenko, "Temel alt sınır bize, doğanın temel sabitlerinin bizi her gün nasıl etkilediğini hatırlatıyor, sabah bir fincan çay yapmaktan, sıvı viskozitesi gibi karmaşık kurallara kadar." dedi.

Science Advances'te yayınlanan bir sıvının akıcılığı üzerindeki bu teorik sınırın keşfinin pratik uygulamaları da vardır. Denklem, endüstri için yeni düşük viskoziteli sıvıların üretiminde bir kılavuz görevi görebilir ve aynı zamanda, doğanın zaten dikte ettiği gibi, bu sınırı aşmada kaynakların israf edilmesini önleyebilir. Ancak, bu denklemin uygulanabileceği sadece Dünya değil.

Brazhkin, "Sıvı viskozitesinin temel alt sınırının fiziğin çok farklı alanlarıyla ilgili olabileceğine dair göstergeler var: kara delikler ve maddenin yeni hali, çok yüksek sıcaklık ve basınçta ortaya çıkan kuark-gluon plazması... Bunları ve diğer bağlantıları keşfetmek ve takdir etmek, bilimi her zamankinden daha heyecanlı kılan şeydir." dedi.

Kaynak:

https://www.iflscience.com/physics/theres-a-limit-to-how-runny-a-liquid-can-be/