Weaire-Phelani vahtstruktuur.
Vahtstruktuurid on teadlaste huviorbiidis olnud juba mitmeid aastaid. Esmakordselt õnnestus teadlastel aga nüüd valmistada Weaire-Phelani vaht, mis on praeguste andmete kohaselt ühesuguse ruumalaga mullidest koosnev madalaima energiaga struktuur.
Füüsik Joseph Plateau uuris vedelikumullide geomeetriat juba ligi kahe sajandi eest. Esimese teoreetilise ,,ideaalse vahu” struktuuri pakkus välja Lord Kelvin 1887. aastal. 1994. aastal tänu arvutisimulatsioonidele avastatud veelgi madalama energiaga Weaire-Phelani vahu valmistamine laboratooriumites on seni aga keeruliseks osutunud. Weaire-Phelani struktuur on keeruline 3D struktuur, mis koosneb kaht tüüpi võrdse ruumalaga polüheedronilistest mullidest, milledel on vastavalt 12 ja 14 külge, ning mille energia on Kelvini vahust 0,3% madalam.
Nüüd aga teadlastel see õnnestus, sest selleks kasutati spetsiaalselt valmistatud alust.
Tahkel kujul ja erinevas skaalas saaks selliseid eksootilisi korrapäraseid vahte rakendada keemiliste filtrite, soojusvahetajate ning fotooniliste kristallidena.
Loe lähemalt: “Getting to the froth of the matter”
Teadusartikkel: “An experimental realization of the Weaire–Phelan structure in monodisperse liquid foam“
Mul jääb küll segaseks, et mis mõttes madalast energiast siin jutt on.
Jutt on energia miinimumi printsiibist, mille kohaselt kõik siin maailmas soovib eksisteerida madalaima energiaga olekus. Antud struktuuri energia on praeguste uurimuste kohaselt vahu struktuuri madalaima energiaga olek.
S.
Entroopia?
Entroopia tuleneb teadupärast termodünaamika teisest seadusest, mille järgi ei saa isoleeritud süsteemi entroopia kunagi kahaneda. Seega saavad iseeneslikud protsessid isoleeritud süsteemis toimuda vaid entroopia kasvamise suunas. Protsessid, milles entroopia kahaneb, saavad toimuda vaid siis, kui süsteemiga tehakse tööd. Näiteks nagu ka siin, sest tabatud ei ole ju iseenesest stabiliseerunud protsesss vaid näiline lokaalne miinimum s.t stabiilne olukord. Looduses ei tekigi see iseenesest, selle konkreetse olukorra saavutamiseks tehti lisatööd.