Вчені довели, що тепло може текти як вода

14 февраля 2026

Вчені з Федеральної політехнічної школи Лозанни EPFL теоретично продемонстрували, що в високоорганізованих і дуже чистих кристалах тепло може поводитися подібно до рідини. Замість звичного розсіювання тепла від гарячого до холодного, у чистих кристалах виникає спрямований потік з вихрями і навіть зворотним течією тепла. Це умовно можна порівняти з тим, як обхопити долонями чашку з гарячим чаєм і почати замерзати. Неймовірно? Лише не для квантової механіки.

Наукові дослідження: EPFL

Джерело зображення: EPFL

В принципі, вчені ще 60 років тому дійшли висновку, що в рамках квантової механіки тепло може поводитися як рідина, точніше, може бути представлене у вигляді фононної гідродинаміки. Фонони — це квазічастинки, які переносять тепло. Це кванти енергії узгодженого коливального руху атомів твердого тіла, що формують ідеальну кристалічну решітку.

Згідно з другим законом термодинаміки, коливання поширюються від більш гарячих (з більшою енергією) до більш холодних атомів. Вчені показали, що за певних умов фонони формують спрямований потік з завихреннями і навіть зворотним течією тепла. Це означає, що тепло здатне рухатися з більш холодних областей у більш теплі, створюючи негативний перепад температури та негативний тепловий опір. І таке поводження не суперечить другому закону термодинаміки, оскільки загальна ентропія системи продовжує зростати.

Явище пояснюється тим, що в чистих кристалах зіткнення фононів зберігають імпульс, дозволяючи теплу текти колективно, як несжимаема рідина. Дослідники розклали гідродинамічне рівняння на ключові елементи поведінки потоку, показавши, що зворотний потік максимально посилюється саме в режимі майже несжимаемості: потік не «здається» опору, а перенаправляється назад, формуючи вихри. Теоретична модель і числові симуляції на двомірній смужці кристалічного графіту підтвердили можливість такого ефекту і надали аналітичний інструмент для його кількісного опису та оптимізації.

Ця робота вперше надала повне аналітичне пояснення фізики зворотного теплового потоку. Раніше подібні ефекти спостерігалися лише в числових розрахунках, але нова формулювання розкриває, як саме вихреві структури і мінімальна сжимаємість призводять до негативного опору. Це відкриває шлях до цілеспрямованого проектування матеріалів і пристроїв, де тепло можна активно «перекачувати» в потрібному напрямку.

Практичне значення відкриття величезне: ефективне управління теплом критично важливе для сучасної електроніки, де перегрів обмежує продуктивність чіпів, батарей і компонентів дата-центрів. Гідродинамічний зворотний потік може використовуватися для запобігання локальному перегріву (наприклад, відведення тепла від акумулятора смартфона), зниження енергетичних втрат і підвищення ККД систем. Модель застосовна не лише до фононів, але й до інших носіїв (електронів, екситонів), що робить її універсальним інструментом для майбутніх технологій теплового регулювання в наноелектроніці та енергетиці.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки

← Вернуться на предыдущую страницу

Читайте также:

Макрон зателефонував Лукашенку вперше з 2022 року 25 мая 2026

Макрон наголосив "на ризиках для Білорусі, якщо вона дозволить втягнути себе в агресивну війну Росії проти України".

Старший син Трампа таємно одружився на Багамах: що відомо про його наречену, молодшу на 9 років 25 мая 2026

Старший син Трампа таємно одружився на Багамах: що відомо про його наречену, молодшу на 9 років Між заручиними і одруженням минуло 6 місяців

Доньки й онука Вілліса і Мур розважилися разом на "вечері для дівчат" 25 мая 2026

Доньки голлівудських акторів Демі Мур та Брюса Вілліса показалися разом на спільній вечері. Деталі читайте тут.

 

Вас могут заинтересовать эти отзывы

Зоомагазин Paddington 5.0
Зоомагазин Paddington

Отзывов: 1

Каталог отзывов





×

Выберите область поиска

  • Авто
  • Одяг / аксесуари
  • Роботодавці
  • Інше