L'entropie thermodynamique du flux d'Euler reste constante, suivant les règles de la thermodynamique. Le professeur Mahendra Verma et le chercheur Soumyadeep Chatterjee du Département de physique, IIT Kanpur, a introduit « l'entropie hydrodynamique » comme mesure de l'ordre dans un système multi-échelle hors équilibre comme les systèmes hydrodynamiques et astrophysiques et l'a appliqué à la turbulence.
Ils ont découvert que l’écoulement d’Euler 2D, ou l’écoulement sans viscosité, progresse du désordre à l’ordre. Des arguments analytiques et des simulations numériques précises ont été utilisés dans cette étude, qui offre des informations pertinentes susceptibles d'améliorer la façon dont les scientifiques abordent des sujets fondamentaux d'une importance cruciale tels que l'ordre pour perturber l'évolution, le deuxième loi de la thermodynamique, et la thermalisation, le processus par lequel les processus physiques atteignent l'équilibre thermique.
Le flux d'Euler bidimensionnel passe de l'ordre au désordre, et le système est hors d'équilibre en raison d'un échange d'énergie intrigant entre les structures de flux qui viole l'équilibre énergétique précis. Le comportement hors équilibre de la turbulence d'Euler 2D est provoqué par une cascade inverse d'énergie.
En utilisant l'entropie hydrodynamique de la turbulence d'Euler, les scientifiques ont montré que l'entropie hydrodynamique du flux d'Euler 2D diminue avec le temps lors de son approche de l'état asymptotique. Le duo a également découvert que l’état final de l’écoulement dépend de manière critique de la condition initiale.
Les résultats illustrent que le système dynamique isolé peut évoluer du désordre à l’ordre à des échelles macroscopiques et qu’il faut se méfier des affirmations générales sur « l’évolution de l’ordre au désordre » dans tout système. Sur la base de leurs découvertes, le professeur Verma et M. Chatterjee pensent qu'une évolution similaire pourrait se produire dans les systèmes autogravitants.
Selon les scientifiques, l'entropie hydrodynamique peut être utile pour quantifier l'ordre dans les systèmes biologiques, hydrodynamiques, astrophysiques, écologiques et économiques.
Journal de référence:
- Mahendra K. Verma et Soumyadeep Chatterjee. Entropie hydrodynamique et émergence de l'ordre dans la turbulence d'Euler bidimensionnelle. Examen physique des fluides. Volume 7. Novembre 2022. Numéro d'article : 114608. DOI : 10.1103/PhysRevFluids.7.114608
