解釋冷卻顆粒氣體的溫度升高

在空間中聚集粒狀氣體：萊斯特大學

萊斯特數學家已經開發出一種理論來解釋「通過冷卻加熱」，其中粒狀氣體的溫度增加而總能量下降 - 這是一種可以在地球和太空中觀察到的奇特現象。

顆粒狀氣體是可以觀察到這種科學奧秘的少數例子之一。這些系統在地球上以氣溶膠和煙霧的形式廣泛傳播，或以星際塵埃，行星環和太空中的原行星盤的形式廣泛傳播。

令人驚嘆的「通過冷卻加熱」效果在物理上對應於負熱容量。顆粒狀氣體的聚集是世界上的第二個目標，在引力系統之後，體現了這種驚人的特性。

「從中學教我們，溫度意味著能量 - 溫度越高，能量越大，如果一個系統失去能量，溫度就會下降，」萊斯特大學數學系的尼古拉布里戈里諾夫說。研究。「令人驚訝的是，顆粒狀氣體並非總是如此。」

國際科學家小組已經提供了關於粒狀氣體如何運作的重要線索，並在「 自然通訊 」雜誌上發表的一篇論文中展示了這種神秘的質量，他們在這裡為這一現象建立了堅實的數學基礎。

他們詳細闡述了一種新的數學工具廣義Smoluchowski方程。雖然已知了一個多世紀的經典Smoluchowski方程只處理團聚體濃度的演化，但新方程也描述了團聚體溫度的演變。

通過廣泛的計算機模擬，該系統的直接微觀模型已經證實了這個令人驚訝的制度的存在以及該理論的其他預測。

它也表明，儘管它的特殊性，許多系統在自然條件下可以觀察到「通過冷卻加熱」。然而，粒子間作用力必須符合一個重要的先決條件 - 吸引力應該隨著團聚體的大小而增加。

Brilliantov教授補充說：「理解聚集顆粒氣體演化的不同體制對於理解涉及這些系統的眾多自然現象很重要。

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