Холод для быстрого нагрева

19.02.2020

Самый быстрый способ нагреть некоторые материалы - это сначала охладить их. Данная идея параллельна эффекту Мпембы, когда горячая вода иногда замерзает быстрее, чем холодная.

Чтобы разогреть кусок пиццы, вы вряд ли захотите сначала охлаждать ее, но теоретическое исследование предполагает, что охлаждение, как первый шаг перед нагреванием, может быть самым быстрым способом разогрева некоторых материалов.

Концепция похожа на эффект Мпембы, который остается непонятным для ученых до сих пор, так как очень сложно воспроизвести эффект последовательно. Новое исследование - это "способ посмотреть на такие эффекты, как эффект Мпембы, с другой точки зрения", - говорит физик Андрес Сантос из Университета Эстремадуры в Бадахосе (Испания), который не принимал участия в исследовании.

Физики Амит Гал и Орен Раз из Научного института Вейцмана в Реховоте (Израиль), изучали теоретическую систему, называемую моделью Изинга - двумерную сетку атомов, магнитные полюса которых направлены вверх или вниз. В частности, они рассмотрели вариант модели Изинга, в котором соседние атомы направляли свои полюса в противоположные стороны. Такое поведение называется антиферромагнитным. И вот этой системе нагрев может происходить быстрее после фазы предварительного охлаждения.

Для того, чтобы новый эффект проявился, система должна иметь соответствующее свойство, отличное от равномерной температуры, на которое влияет предварительное охлаждение. В противном случае не было бы никакой разницы между системой, которая была предварительно охлаждена и подогрета, и системой, которая просто разогревается.

В случае антиферромагнитной модели Изинга исследователи рассмотрели свойство общей намагниченности, создаваемое всеми атомами, а также то, сколько магнитов направлено в противоположных направлениях. Охлаждение материала может изменить соотношение между этими двумя свойствами так, что нагрев будет впоследствии происходить гораздо быстрее.

<< Назад: Снижение высоты полета самолетов поможет экологии 19.02.2020

>> Вперед: Мини-транзисторы из теллура 18.02.2020

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Управление снами для решения важных задач 01.03.2026

Сны на протяжении веков привлекали внимание философов, психологов и ученых, вызывая вопросы о том, насколько они отражают нашу реальность и могут ли влиять на мышление. Новое исследование нейробиологов из Northwestern University показывает, что содержание человеческих сновидений можно частично направлять, а фаза быстрого сна (REM) играет ключевую роль в творческом мышлении и поиске нестандартных решений. В эксперименте ученые использовали метод целенаправленной реактивации памяти (TMR). Пока участники спали, им подавали звуки, ассоциированные с головоломками, предложенными им ранее. Сигналы включались только после подтверждения мозговой активности, указывающей на фазу быстрого сна. В результате 75% испытуемых сообщили о появлении во сне образов или идей, связанных с нерешенными задачами. При этом головоломки, "проникшие" в сновидения, решались значительно чаще: 42% против 17% у задач, которые не фигурировали во сне. Исследователи подчеркивают, что это не прямое доказательство тог ...>>

Новый томат с повышенным содержанием витамина A 28.02.2026

Проблема дефицита витамина A остается одной из глобальных задач здравоохранения, особенно в регионах с ограниченным доступом к разнообразной пище. Недавние достижения биотехнологий позволяют создавать продукты, способные существенно улучшить питание населения, и одним из таких примеров стал новый томат, обогащенный витамином A. Исследователи из Университета Флориды разработали сорта томатов с повышенным содержанием бета-каротина - вещества, которое организм преобразует в витамин A. Работа была выполнена Джингвеем Фу, Дениз Тиеман и Баллой Ратиноспати в Институте пищевых и аграрных наук UF/IFAS. Созданные помидоры отличаются существенно более высоким уровнем бета-каротина по сравнению с обычными сортами, а также с продуктами, традиционно богатыми этим соединением, такими как сладкий картофель и капуста. По словам профессора Ратинасабапати, регулярное употребление всего 50-100 граммов этих обогащенных томатов может покрыть суточную потребность человека в витамине A, что делает их п ...>>

Случайная новость из Архива Массовый вылов изменил облик балтийской трески 09.07.2025 Человеческое вмешательство в природу часто оставляет следы, которые не видно сразу. Однако в некоторых случаях последствия становятся очевидными не только по внешнему виду животных, но и на уровне их ДНК. Так произошло с балтийской треской - когда-то крупной и многочисленной рыбой, сегодня она изменилась до неузнаваемости. Новое исследование показало: чрезмерный лов не просто сократил ее численность, но и вызвал генетическую перестройку. Треска некогда считалась важнейшим промысловым видом в Балтийском море. Рыбаки добывали ее в огромных количествах, и взрослые особи нередко достигали метра в длину. Однако уже в наши дни средний размер трески упал почти вдвое. Ученые из немецкого института GEOMAR пришли к выводу, что виноват в этом не только экологический кризис, но и естественный отбор, вызванный именно деятельностью человека. Генетические изменения стали реакцией на давление со стороны промышленного рыболовства. Одним из ключевых открытий стало то, что у восточнобалтийской трески изменилась частота генов, отвечающих за рост тела. Некоторые варианты полностью исчезли, а другие - стали более распространенными. Особенно выделяется хромосомная инверсия, которая, как отмечает первый автор исследования д-р Кви Янг Хан, указывает на адаптацию к изменениям, вызванным деятельностью человека. Это прямое свидетельство эволюционного давления: треска начала меняться, чтобы выжить в условиях постоянного отлова крупных особей. Группа исследователей проанализировала отолиты - твердые образования в ушной системе рыбы, аналогичные годовым кольцам у деревьев. Изучив образцы за период с 1996 по 2019 год и сопоставив их с данными секвенирования ДНК, ученые воссоздали генетическую историю трески за последние четверть века. Выяснилось, что преимущество постепенно перешло к мелким особям, которые быстрее созревают и успевают размножиться до вылова. По словам профессора Торстена Ройша, крупные экземпляры стали исчезать, и это вызвало сдвиг в сторону ускоренного развития у более мелких рыб. Эти изменения нельзя считать безобидными. Утрата генов, способствующих быстрому росту, ограничивает возможности популяции адаптироваться к новым условиям. Более мелкая треска не только уступает по массе, но и демонстрирует сниженный уровень плодовитости. Даже несмотря на введенный в 2019 году запрет на промышленный лов, рыба не возвращается к прежним размерам. Восстановление, если оно возможно, займет десятилетия. Исследование GEOMAR подчеркивает важность ответственного подхода к использованию морских ресурсов. Ученые настаивают, что мы видим не просто сокращение численности рыб, а фундаментальные изменения в их биологии. Как подчеркивает д-р Хан, это прямое доказательство того, насколько глубоко человеческая деятельность может изменить генетическую структуру дикой природы.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026