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知名“巴西坚果效应”终究是如何发作的?

归档日期:11-02       文本归类:啤酒花      文章编辑:爱尚语录

  假设买了盒混有种种巨细谷粒或果仁的什锦果麦,往往会展现大的坚果会浮正在上层,零碎的谷粒则留鄙人层。由于盒装的什锦坚果中,颗粒最大的是巴西坚果,是以筹议粒子运动的工程师称号这种景色为巴西核果效应(BrazilNut Effect)。

  凡是的讲明是由于这些大巨细小的颗粒正在运输振动的经过中,一共的颗粒都彼此连触运动,小的颗粒会掉入大颗粒之间的空虚,不过大的颗粒无法进入小的颗粒之间的空虚,是以小的颗粒结尾会聚积正在底部,让大的颗粒留正在顶部,或者以为颗粒的相对运动变成对流景色,盒里中心的颗粒向上运动,侧边的颗粒则向下运动,大的颗粒由于无法融入微小的降低流,是以被拘限正在外层。

  别的,有个十足不联系的地方也发作同样的情景,说起来你们也许感觉难以 置信,便是正在装坚果的罐子里。正在混杂种种坚果的罐子里有所谓的“巴西坚果效 应”,这个景色显示大型的坚果结尾众会跑到罐子轮廓。

  发作这种景色有良众原 因,此中最容易遐思取得的是:较量小颗的坚果或碎片,会从坚果间的小隙缝掉 下去,而较量大的坚果会卡正在上面而掉不下去。 然而有个很趣味的景色是,当甩 动罐子时,会发作某种对流,坚果会由罐子的中心往上移,到顶了再向外移,然 后沿罐壁往下移。

  这时,大颗坚果就碰上贫苦了,它们固然也移到罐壁边上,也 受到向下的拉力,但坚果间的罅隙却太小,使它无法通过,是以只可留正在顶端。

  巴西果效应(Brazil nut effect)是指假设把两种颗粒的混杂物置于容器中,然后施加外加的振荡,体积较量大的颗粒会上升到外层,而较小的颗粒会重降结果部。闭于这种迂腐的效应的动力学机制至今仍各执一词。

  巴西果效应得名于欧洲的一种早餐穆兹利,穆兹利是用干生果和燕麦混杂制成的。正在食用时,最先从这种食物里倒出来的必然是个头最大的巴西果。

  1998年又展现了与之相反的反巴西果效应,即体积大的颗粒下重而体积小的颗粒上升。

  巴西果效应和反巴西果效应曾经成为颗粒物理学中一类万分热门的话题。这类景色的一个实际首要性正在于,正在良众工业举动中(如制药,运输等行业)颗粒混杂和分散老是要探求的题目。

  颗粒物质是以离散态花样存正在的物质样子,是一种庞杂体例,其运动纪律与凡是固体和液体很不无别,近年来惹起物理学界的遍及眷注。看待一个巨细颗粒混杂的编制,当受到外界扰动(如振动,摇动等)时,会发作巨细颗粒的分散,凡是是大颗粒运动到上层,小颗粒运动到基层,这便是所谓的“巴西果效应”(Brazil nut effect)。这正在自然界和坐蓐中广博存正在,是一部分们所熟知的景色。然而持久从此人们对其酿成机理并不异常大白。

  美邦的一个筹议小组展现,正在某些环境下,笔直振动也会导致大颗粒运动到基层,小颗粒运动到上层,出现所谓“反巴西果效应”。对这一新景色,美邦芝加哥大学的筹议小组正在《Nature》上宣告了差异的筹议结果。他们未观望到“反巴西果”景色,然而随气压的蜕变,导致了大颗粒上升的速率发作改良。

  中科院物理所陆坤权筹议员的小组,通过差异密度大球正在差异尺寸颗粒床中振动的测验,编制筹议了大球上升和降低的纪律。展现当大球和颗粒密度比大于某临界值时,则大球上升(巴西果效应),且上升速率随密度比增大呈幂次方变疾。而当密度比小于此临界值时,则大球降低(反巴西果效应),降低速率随密度比减小呈幂次方变疾。更首要的是,展现气体正在“反巴西果”的酿成中起枢纽用意。正在振动状况下酿成“反巴西果”的颗粒床中,衡量得负的气压,恰是这个负压驱动了密度小的大颗粒向下运动,酿成了“反巴西果”景色。正在无别条目下,抽空的编制中则观望不到“反巴西果”景色。而正在必然振动频率和加快率下是否出现负压又与床颗粒的巨细及密度相闭。

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