Evo šta ćete naučiti kada pročitate ovu priču:
- Istraživači su napravili iskorak u primjeni prvog zakona termodinamike na složene sisteme.
- Zakon je temelj fizike, ali dugo vremena nije mogao da opiše sisteme koji su van termodinamičke ravnoteže.
- Rad bi mogao imati primjenu u područjima od električnih kola i kvantnog računarstva do svemirskog vremena.
Prvi zakon termodinamike prolazi kroz veliku reviziju.
Tim predvođen istraživačima sa Univerziteta West Virginia objavio je rad u kojem je detaljno opisano kako se osnovni zakon može primijeniti šire nego ikada prije – otkriće koje ima potencijal da promijeni način na koji razumijemo složene energetske sisteme.
Prvi zakon termodinamike jedan je od osnovnih zakona fizike. Čak i ako niste ljubitelj istraživanja fizike, možda ste čuli pojednostavljenu verziju: energija se ne može ni stvoriti ni uništiti, već se može transformirati u različite oblike.
“Pretpostavimo da zagrijete balon”, rekao je Paul Cassak, glavni autor novine, u saopštenju za javnost. “Prvi zakon termodinamike govori vam koliko se balon širi i koliko gas u balonu postaje topliji. Ključ je u tome da je ukupna količina energije koja uzrokuje da se balon širi i zagrijava plin jednaka količini topline koju ubacite u balon.”
Ovaj zakon je bio nevjerovatno koristan alat za fizičare od njegovog otkrića 1850-ih. Ali postoji kvaka – istorijski gledano, funkcionira samo kada su stvari u ili blizu stanja termodinamičke ravnoteže. U suštini, to znači da je temperatura sistema konzistentna u cijelom. Nema većih toplih i hladnih tačaka; sve je u osnovi iste temperature, što znači da sve ima približno istu količinu energije.
A pošto više nije 1850. godina i pokušavamo odgovoriti na detaljnija pitanja o svemiru oko nas, istraživači već dugo pokušavaju pronaći način da primjene prvi zakon na sisteme koji ne u ravnoteži. Iako možda nećete morati da se nosite sa mnogim od ovih sistema u svom svakodnevnom postojanju, oni su veoma česti u celom univerzumu u supstancama kao što je svemirska plazma – koja se nalazi svuda od repova kometa do spoljašnjih slojeva zvezda.
Proboj za ovaj tim istraživača došao je u obliku mnogo komplikovane matematike. U osnovi, konverzija energije u sistemima koji su u termodinamičkoj ravnoteži može se gotovo u potpunosti opisati njihovom gustinom i pritiskom.
Ali ponašanje konverzije energije u složenijim sistemima određeno je mnogo više od same gustine i pritiska.
“Izvan ravnoteže, prvi zakon termodinamike nastavlja samo da opisuje konverziju energije tokom procesa koji mijenja gustinu i temperaturu”, kaže Cassak Popularna mehanika. “Ono što smo otkrili je da su sve ostale veličine koje opisuju plin, tekućinu ili plazmu kada nisu u ravnoteži izostavljene iz prvog zakona termodinamike.”
Ono što je timu bilo potrebno je način da se kvantifikuje ukupna konverzija energije nije bio opisano gustinom i pritiskom. I našli su ga.
Neuvježbanom oku rješenje će vjerovatno izgledati kao samo gust i zbunjujući skup jednačina. Ali za fizičara, matematički opis ovih dodatnih svojstava izgleda kao prilika. Potencijalne primjene ovog rada kreću se od hemije do kola i kvantnog računarstva do svemirskog vremena.
Ova vrsta prilagođavanja u našem razumijevanju osnovnih građevnih blokova fizike se ne dešava često, pa kada se dogodi, ima potencijal da ima snažan utjecaj na polje i one povezane s njim. To samo pokazuje da čak i vekovima stari zakoni mogu ponovo postati novi ako ih dovoljno pažljivo pogledamo.
Jackie (ona/ona) je spisateljica i urednica iz Pensilvanije sa iskustvom u astrofizici i dubokom ljubavlju prema pripovijedanju. Posebno uživa u pisanju o svemiru i fizici i voli da dijeli čudna čuda svemira sa svima koji žele slušati (i s nekoliko ljudi koji neće). Možete je naći i na Popularna mehanika TikTok stranica, gdje koristi svoj glas umjesto tastature da priča o još više naučnih priča.
Preuzeto sa: www.popularmechanics.com
