האנטרופיה התרמודינמית של זרימת אוילר נשארת קבועה, בהתאם לכללי התרמודינמיקה. פרופ' מהנדרה ורמה וחוקר המחקר Soumyadeep Chatterjee מהמחלקה לפיזיקה, IIT קאנפור, הציג "אנטרופיה הידרודינמית" כמדד לסדר במערכת מרובת קנה מידה ללא שיווי משקל כמו מערכות הידרודינמיות ואסטרופיזיקליות והחיל אותה על מערבולות.
הם גילו שזרימת אוילר דו-ממדית, או זרימה ללא צמיגות, מתקדמת מהפרעה לסדר. טיעונים אנליטיים וסימולציות מספריות מדויקות שימשו במחקר זה, המציע מידע רב תובנה שיכול לשפר את האופן שבו מדענים ניגשים לנושאים בסיסיים בעלי חשיבות מכרעת כמו סדר לאבולוציה של הפרעות, החוק השני של התרמודינמיקהותרמיזציה, התהליך שבו תהליכים פיזיקליים משיגים שיווי משקל תרמי.
זרימת אוילר הדו-ממדית משתנה מסדר לאי-סדר, והמערכת יוצאת משיווי משקל עקב חילופי אנרגיה מסקרן בין מבני הזרימה שמפר את מאזן האנרגיה המדויק. התנהגות אי-שיווי המשקל של מערבולת אוילר דו-ממדית נגרמת על ידי מפל אנרגיה הפוך.
באמצעות אנטרופיה הידרודינמית למערבולת אוילר, מדענים הראו שהאנטרופיה ההידרודינמית של זרימת אוילר דו-ממדית יורדת עם הזמן במהלך התקרבותה למצב האסימפטוטי. הצמד גם גילה שהמצב הסופי של הזרימה תלוי באופן קריטי במצב ההתחלתי.
הממצאים ממחישים שהמערכת הדינמית המבודדת עשויה להתפתח מהפרעה לסדר בקנה מידה מקרוסקופי ושיש צורך להיזהר מהטענות הכלליות על "ההתפתחות מסדר להפרעה" בכל מערכת. בהתבסס על ממצאיהם, פרופ' ורמה ומר צ'אטרג'י מאמינים שאבולוציה דומה עשויה להתרחש במערכות משיכה עצמית.
לדברי מדענים, אנטרופיה הידרודינמית עשויה להיות שימושית לכימות סדר במערכות ביולוגיות, הידרודינמיות, אסטרופיזיקליות, אקולוגיות וכלכליות.
עיון ביומן:
- Mahendra K. Verma ו- Soumyadeep Chatterjee. אנטרופיה הידרודינמית והופעת סדר במערבולת אוילר דו מימדית. נוזלים לבדיקה גופנית. כרך 7. נובמבר 2022. מס' מאמר: 114608. DOI: 10.1103/PhysRevFluids.7.114608
