Η θερμοδυναμική εντροπία της ροής του Euler παραμένει σταθερή, ακολουθώντας τους κανόνες της θερμοδυναμικής. Ο καθηγητής Mahendra Verma και ο ερευνητής Soumyadeep Chatterjee από το Τμήμα Φυσικής, IIT Kanpur, εισήγαγε την «υδροδυναμική εντροπία» ως μέτρο τάξης σε ένα σύστημα πολλαπλών κλιμάκων, χωρίς ισορροπία όπως τα υδροδυναμικά και τα αστροφυσικά συστήματα και την εφάρμοσε στις αναταράξεις.
Βρήκαν ότι η 2D ροή Euler, ή ροή χωρίς ιξώδες, εξελίσσεται από αταξία σε τάξη. Σε αυτή τη μελέτη χρησιμοποιήθηκαν αναλυτικά επιχειρήματα και ακριβείς αριθμητικές προσομοιώσεις, η οποία προσφέρει οξυδερκείς πληροφορίες που μπορούν να βελτιώσουν τον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες προσεγγίζουν ζωτικής σημασίας θεμελιώδη θέματα όπως η τάξη στην εξέλιξη της αταξίας, δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικήςκαι η θερμοποίηση, η διαδικασία με την οποία οι φυσικές διεργασίες επιτυγχάνουν τη θερμική ισορροπία.
Η δισδιάστατη ροή Euler αλλάζει από τάξη σε αταξία και το σύστημα είναι εκτός ισορροπίας λόγω μιας ενδιαφέρουσας ανταλλαγής ενέργειας μεταξύ των δομών ροής που παραβιάζει το ακριβές ενεργειακό ισοζύγιο. Η συμπεριφορά μη ισορροπίας των 2D αναταράξεων Euler προκαλείται από έναν αντίστροφο καταρράκτη ενέργειας.
Χρησιμοποιώντας την υδροδυναμική εντροπία στον στροβιλισμό του Euler, οι επιστήμονες έχουν δείξει ότι η υδροδυναμική εντροπία της ροής του Euler 2D μειώνεται με το χρόνο κατά την προσέγγισή της στην ασυμπτωτική κατάσταση. Το δίδυμο διαπίστωσε επίσης ότι η τελική κατάσταση της ροής εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την αρχική κατάσταση.
Τα ευρήματα δείχνουν ότι το απομονωμένο δυναμικό σύστημα μπορεί να εξελιχθεί από αταξία σε τάξη σε μακροσκοπικές κλίμακες και ότι υπάρχει ανάγκη να είμαστε προσεκτικοί με τους γενικούς ισχυρισμούς σχετικά με την «εξέλιξη από τάξη σε αταξία» σε οποιοδήποτε σύστημα. Με βάση τα ευρήματά τους, ο καθηγητής Βέρμα και ο κ. Τσάτερτζι πιστεύουν ότι παρόμοια εξέλιξη μπορεί να συμβεί στα αυτο-βαρυτικά συστήματα.
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η υδροδυναμική εντροπία μπορεί να είναι χρήσιμη για τον ποσοτικό προσδιορισμό της τάξης σε βιολογικά, υδροδυναμικά, αστροφυσικά, οικολογικά και οικονομικά συστήματα.
Αναφορά στο περιοδικό:
- Mahendra K. Verma και Soumyadeep Chatterjee. Υδροδυναμική εντροπία και ανάδυση τάξης σε δισδιάστατο στροβιλισμό Euler. Φυσικά υγρά ελέγχου. Τόμος 7. Νοέμβριος 2022. Αρ. άρθρου: 114608. DOI: 10.1103/PhysRevFluids.7.114608
