Физики впервые достигли того, что второй закон термодинамики, кажется, запрещает: перемещение тепла от чего-то холодного до чего-то горячего. Но не ожидайте тиражировать эксперимент дома. Странный результат был засвидетельствован в прошлом году на борту космическая станция МИР.В нормальной жидкости тепло обычно распространяется от горячих регионов до холодных регионов.
Если жидкость кипит, тепло может также переместиться через пузыри горячего газа или жидкости. Эти два процесса обычно сокрушают одну треть, малоизвестный процесс, названный поршневым результатом: Когда жидкость, окружающая пузырь, нагревается, она расширяется, который сжимает пузырь и подогревает газ.Но нет никакой конвекции в микрогравитации космической станции МИР. Таким образом, бригада ученых намеревалась искать поршневой результат.
Они подогрели медь, и сапфир обнес стеной клетку, заполненную каплей жидкого гексафторида серы и одним пузырем гексафторида серы. В течение секунд после нагревания контейнера температура пузыря повысилась на 23% выше той из стены, отчетов бригады в Physical Review Letters 1 мая. Для этого для случая нагрейтесь, должно быть, был передан от более холодных стен до более горячего газа, они говорят – по-видимому нарушение второго закона.
Как это возможно? Ключ – то, что смесь пузырей и жидкость становятся остро сжимаемыми, говорит Джон Хегсет, физик в университете Нового Орлеана в Луизиане, принявший участие в эксперименте.
Тепло от стен поднимает жидкое давление, мгновенно сжимая и нагревая газ в пузырях. Поскольку жидкость таким образом мягка, поршневой результат нагревает газ намного быстрее, чем распространение может принести энергию к жидкости, и температура пузыря промахивается и по температуре стены и по жидкости.
Не волнуйтесь, эксперимент действительно не нарушал второй закон термодинамики. Строго говоря закон применяется не к изменениям в температуре, но к изменениям в энтропии – связанная, но различная собственность. К тому же, это применяется только к системам в термодинамическом равновесии.
В клетке на борту Мира условия изменялись настолько быстро, что они оставили равновесие. Только временно, однако: приблизительно после 2 минут второй закон подтвердил себя, и пузырь остыл назад к той же температуре как стена и жидкость.