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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Случайная новость из Архива Новый рекорд длительности термоядерного синтеза 12.09.2022 Международной группе исследователей удалось содержать термоядерный синтез при температуре 100 млн. кельвинов в течение 20 с. Это новый рекорд. Ранее ученым удавалось либо достигать столь высокой температуры, либо удерживать плазму в течение длительного времени. В течение нескольких десятилетий ученые пытаются создать стойкие термоядерные реакции для электроэнергии. Хотя эти исследования достигли определенного прогресса, главная цель - создать устойчивый процесс до сих пор остается далекой. Наименьшие отклонения приводят к нестабильности, препятствующей протеканию реакции, объясняют ученые. Самая большая проблема связана с выделением тепла, которое измеряется миллионами градусов. Никакие материалы не могут удержать такую горячую плазму, поэтому она левитирует в магнитном поле. Для управления плазмой употребляется два подхода: краевой и внутренний транспортный барьер. В первом случае внешнее магнитное поле препятствует выходу плазмы, а во втором область высокого давления в центре плазмы удерживает ее под контролем. В своем эксперименте физики использовали именно его. Исследователи отмечают, что использование внутреннего транспортного барьера приводит к более плотной плазме. Это, в свою очередь, позволяет добиваться более высоких температур в центре. При этом у краев температура ниже, что позволяет удерживать плазму стабильной в течение большего времени. Ученые планируют доработать свою установку с учетом результатов, полученных в эксперименте, чтобы разработать систему, которая будет стабильно работать еще дольше.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025