Студент випадково створив рідину, яка ігнорує закони термодинаміки

Унікальна рідина

Під час експерименту аспірант з університету штату Массачусетс несподівано отримав рідину, яка набуває певної форми, навіть якщо ви втрутитесь і спробуєте її перемішати. Це відкриття сталося випадково: студент на ім’я Ентоні Райх досліджував взаємодію нафти, води та частинок нікелю. Він струшував пробірку, аби створити емульсію – суміш, у якій рідини не змішуються, а утворюють характерні краплі. Однак замість типового поділу на шари, суміш стабільно набувала форми, схожої на грецьку урну, повідомляє 24 Канал з посиланням на Університет штату Массачусетс.

Після кожного струшування рідина знову й знову поверталась до цієї самої складної структури. За словами професора полімерної науки Томаса Рассела, така поведінка повністю суперечить усталеним уявленням про те, як поводяться емульсії.

У звичних умовах рідини намагаються зменшити контакт між собою, тобто мінімізувати площу міжфазної поверхні. Це природне прагнення диктується термодинамікою – наукою про тепло, енергію та рівновагу. Саме тому у класичних емульсіях, як-от суміші води з олією, краплі завжди мають форму кулі – найменшої можливої площі при заданому об’ємі. Але в цьому випадку рідина формує структуру з більшою поверхнею, що виглядає як порушення базових фізичних принципів.

Речовини у пробірці реагують незвичайним чином / Скриншот 24 Каналу з відео UMass Amherst

Після додаткового аналізу з’ясувалося, що "аномальну" поведінку зумовлює магнітна взаємодія між частинками нікелю. Ці частинки формують диполі – магнітні пари, які тягнуться одна до одної, створюючи щось на зразок ланцюгів на поверхні рідини. Це, своєю чергою, змінює спосіб, у який емульсія розділяється.

Рассел зазначає: хоча подібні суміші досліджували й раніше, жоден із попередніх експериментів не демонстрував настільки високої міжфазної енергії або появи стабільної форми з великою площею поверхні.

Попри те, що рідина поводиться ніби "всупереч" фізиці, дослідники дійшли висновку, що насправді закони термодинаміки не зламані. Йдеться радше про рідкісний і незвичний випадок їхнього прояву. Адже фундаментальні фізичні принципи описують поведінку всієї системи загалом, а не взаємодії кожної окремої частинки. Магнітні сили у складі цієї суміші просто дають додаткову умову, яка змінює результат: те, що візуально виглядає як порушення, насправді є частиною того ж фізичного порядку.