Wetenschappers hebben een verband ontdekt tussen de microscopische bewegingen van deeltjes in een vloeistof en het vermogen om warmte te absorberen.

Wanneer een vloeistof wordt verwarmd, beginnen de moleculen erin te bewegen en rond te springen. Naarmate de temperatuur stijgt, deeltjes beginnen steeds vaker te bewegen en leggen steeds grotere afstanden af. Samen, deze bewegingen creëren verschillende patronen van moleculaire "dansen, " bekend als collectieve opwinding.

In dit onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven , de onderzoekers gebruikten computersimulaties om het moleculaire gedrag van vloeistoffen te modelleren. Ze ontdekten dat de collectieve excitaties die in vloeistoffen worden waargenomen uiteindelijk zo intens kunnen worden dat ze met elkaar gaan interageren, het veranderen van de manier waarop de vloeistof zelf warmte opneemt.

Het onderzoeksteam, waarbij wetenschappers van de Queen Mary University of London betrokken waren, Bauman Moscow State Technical University en het Institute for High Pressure Physics RAS in Rusland, testten hun bevindingen in veel verschillende soorten vloeistoffen en ontdekten dat deze relatie universeel was voor alle vloeistoffen.

De ontdekking van deze nieuwe relatie overbrugt de kloof tussen het microscopische gedrag van vloeistoffen en hun belangrijkste macroscopische eigenschap:warmtecapaciteit. Het suggereert ook dat er een optimaal temperatuurgebied is voor koeltoepassingen en het is mogelijk om dit gebied te beheersen door het patroon van moleculaire "dansen" af te stemmen.

Professor Stanislav Yurchenko, Professor aan de Bauman Moscow State Technical University en auteur van de studie, zei:"We hopen dat we dit verband tussen collectieve excitaties en warmteabsorptie kunnen ontdekken, zou een weg kunnen bieden naar de algemene theorie van vloeistoffen, dat is een van de langst bestaande uitdagingen in de fysica van de gecondenseerde materie."

Dr. Andrei Sapelkin, hoofddocent aan de School of Physics and Astronomy van Queen Mary, toegevoegd:"Ondanks dat ze overal om ons heen zijn, blijven vloeistoffen een van de minst begrepen toestanden van materie. Zozeer zelfs dat, in tegenstelling tot vaste stoffen en gassen, er is geen algemene microscopische theorie van vloeistoffen die zich helemaal uitstrekt van de atomaire of moleculaire interacties binnen een vloeistof tot het macroscopische niveau. Met deze ontdekking hopen we deze kloof te overbruggen."