Den termodynamiske entropi af Euler-strømmen forbliver konstant, efter termodynamikkens regler. Prof. Mahendra Verma og forsker Soumyadeep Chatterjee fra Institut for Fysik, IIT Kanpur, introducerede "hydrodynamisk entropi" som et mål for orden i et multiskala, ikke-ligevægtssystem som hydrodynamiske og astrofysiske systemer og anvendte det på turbulens.
De fandt ud af, at 2D Euler-flow, eller flow uden viskositet, skrider frem fra uorden til orden. Analytiske argumenter og præcise numeriske simuleringer blev brugt i denne undersøgelse, som giver indsigtsfuld information, der kan forbedre, hvordan videnskabsmænd nærmer sig afgørende vigtige grundlæggende emner som orden til uordensudvikling, anden lov om termodynamikog termalisering, den proces, hvorved fysiske processer opnår termisk ligevægt.
Den todimensionelle Euler-strøm skifter fra orden til uorden, og systemet er ude af ligevægt på grund af en spændende energiudveksling mellem strømningsstrukturerne, der bryder den præcise energibalance. Den ikke-ligevægtsopførsel af 2D Euler-turbulens er forårsaget af en omvendt kaskade af energi.
Ved at bruge hydrodynamisk entropi til Euler-turbulens har forskere vist, at den hydrodynamiske entropi af 2D Euler-flow falder med tiden under dens tilgang til den asymptotiske tilstand. Duoen har også fundet ud af, at den endelige tilstand af flowet afhænger kritisk af den oprindelige tilstand.
Resultaterne illustrerer, at det isolerede dynamiske system kan udvikle sig fra uorden til orden i makroskopiske skalaer, og at der er behov for at være forsigtig med generelle påstande om "udviklingen fra orden til uorden" i ethvert system. Baseret på deres resultater mener Prof. Verma og Mr. Chatterjee, at en lignende udvikling kan forekomme i selvgraviterende systemer.
Ifølge forskere, kan hydrodynamisk entropi være nyttig til at kvantificere rækkefølge i biologiske, hydrodynamiske, astrofysiske, økologiske og økonomiske systemer.
Journal Reference:
- Mahendra K. Verma og Soumyadeep Chatterjee. Hydrodynamisk entropi og fremkomst af orden i todimensionel Euler-turbulens. Fysisk gennemgangsvæsker. Bind 7. november 2022. Artikelnummer: 114608. DOI: 10.1103/PhysRevFluids.7.114608
