Naukowcy złamali 150-letnią regułę faz Gibbsa

Kategorie: 

Źródło: ICMS

Zamarznięta woda podczas topnienia może być jednocześnie ciałem stałym, płynem i gazem. Według reguły faz Gibbsa, wiele substancji może występować w maksymalnie trzech fazach jednocześnie. Jednak naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Eindhoven i Uniwersytetu Paryż-Saclay właśnie złamali tę zasadę, co dotychczas było uważane za niemożliwe.

 

Regułę faz opracował w latach 80. XIX wieku amerykański fizyk Josiah Willard Gibbs i stanowi ona fundament współczesnej termodynamiki. Wyprowadzona przez niego zasada opisuje maksymalną liczbę różnych faz, które substancja lub mieszanina substancji może przyjąć jednocześnie w pewnych warunkach. W przypadku czystych substancji, takich jak woda, reguła faz Gibbsa przewiduje występowanie maksymalnie 3 faz.

 

Wspomniani wcześniej naukowcy przeprowadzili badania nad mieszaniną substancji, w której w danym punkcie, zgodnie z regułą faz Gibbsa, powinny wystąpić maksymalnie 3 fazy jednocześnie. Jednak zasada ta nieoczekiwanie została złamana. Zespół badawczy odkrył równowagę pięciofazową, czyli występowanie aż pięciu faz jednocześnie – fazę gazową, dwie fazy ciekłokrystaliczne i dwie fazy stałe. Jest to pierwszy w historii przypadek naruszenia reguły Gibbsa.

 

Naukowcy pracowali z roztworem koloidalnym – niejednorodną mieszaniną dwóch substancji. Okazało się, że kluczem dla złamania tej zasady jest kształt cząstek w mieszaninie, które odgrywają tu główną rolę, czego Josiah Willard Gibbs po prostu nie wziął pod uwagę. Okazuje się więc, że poza temperaturą i ciśnieniem, czyli znanymi dotychczas zmiennymi, w grę wchodzą dwie dodatkowe zmienne – długość cząstki w stosunku do jej średnicy oraz średnicę cząstki w stosunku do średnicy innych cząstek w roztworze.

 

Odkrycie będzie mieć istotne znaczenie w wielu obszarach, między innymi w instalacjach przemysłowych, w których przepompowuje się złożone mieszaniny. Złamanie reguły faz Gibbsa dostarczy przydatnych informacji dla branż, zajmujących się np. produkcją majonezu, farb, lodu czy telewizorów LCD. Oczywiście zanim oficjalnie ogłosi się złamanie 150-letniej zasady, podobne eksperymenty muszą zostać wykonane i zweryfikowane przez inne zespoły naukowców.

 

Ocena: 

1
Średnio: 1 (1 vote)
Opublikował: [email protected]
Portret użytkownika M@tis

Skomentuj