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液体的温度梯度也能推动物体运动

2019/06/26 来源:江门信息港

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液体的温度梯度也能推动物体运动原标题:液体的温度梯度也能推动物体运动美国麻省理工学院(MIT)研究人员开发出一种新方法,能利用液体的

液体的温度梯度也能推动物体运动

原标题:液体的温度梯度也能推动物体运动

美国麻省理工学院(MIT)研究人员开发出一种新方法,能利用液体的温度梯度来推动物体运动。他们还通过实验首次演示了物体表面和周围液体之间的温差浮,岩石在地下岩浆中的运动等。相关论文发表在本周出版的《物理评论快报》上。

据物理学家组织近道,这是MIT机械工程副教授托马斯皮科克和同事在研究其他温差效应,如峡谷冰川上方风的形成时意外发现的。研究人员解释说,液体边界被加热或制冷时,边界与液体之间形成了温差。“人们一直在固定的物体上研究这种现象。”皮科克说,“如果能把这种液体引向一个漂浮物体的边界,就能产生推动力。”

皮科克4年前首次研究这一想法,当时集中在扩散引起的缓慢流动上。但扩散很慢,终产生的推力可能太小而无法利用。他们设计完善的实验装置时克服了很大困难。在开始实验前,要让水箱中的水和上面的漂浮物体完全静止,然后设计出只会加热物体而不会产生涟漪或运动的方法。,研究小组设计了一种约5英寸长的金属楔,其中含有遥控加热元件。

这种效应本身极其简单,皮科克解释说:“给物体表面加热或制冷,就会改变与物体接触的液体密度。”峡谷里的风就是这样,金属楔就好比冰川或峡谷山壁,被阳光加热,包围的水就好比峡谷的风。

液体密度变化在固体表面形成了流动,皮科克说:“这种流动使一边比另一边压力更大,产生了受力不平衡。”由此将物体从高压一边推向低压一边。物体浸没在液体任意位置都适用这种现象,只是它的温度不同。皮科克说,描述对流的基本方程众所周知,“人们研究对流已经超过100年,但一直还没人想到这一点。”

剑桥大学应用数学家和理论物理学家科尔姆-席勒考菲尔德说,这种现象一直被人们忽视了。“这是一类自然发生的过程,如今被发现、演示并首次得到解释说明,这是重要的发现。”他并未参与本研究。这种效应可以应用到大系统中,“其原理是我们理解和模拟环境与工业中各种流动的关键。”

皮科克正在准备后续实验,以验证“这种效应能否应用在工程传感中”。他说,该方法在控制粒子通过微流设备、研究岩浆中物质流动方面也非常有用,甚至造出某些生物可利用的东西:如果一个很小的生物能靠自身加热或制冷来推动自己运动,这可能带来一种重要的机制。(常丽君)

原标题:液体的温度梯度也能推动物体运动

稿源:人民

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