A entropia termodinâmica do fluxo de Euler permanece constante, seguindo as regras da termodinâmica. Prof. Mahendra Verma e pesquisador Soumyadeep Chatterjee do Departamento de Física, IIT Kanpur, introduziu a “entropia hidrodinâmica” como uma medida de ordem em um sistema multiescala e sem equilíbrio, como sistemas hidrodinâmicos e astrofísicos, e aplicou-a à turbulência.
Eles descobriram que o fluxo de Euler 2D, ou fluxo sem viscosidade, progride da desordem para a ordem. Argumentos analíticos e simulações numéricas precisas foram usados neste estudo, que oferece informações perspicazes que podem melhorar a forma como os cientistas abordam assuntos fundamentais de importância crucial, como a ordem para desordenar a evolução, a segunda lei da termodinâmicae termalização, o processo pelo qual os processos físicos alcançam o equilíbrio térmico.
O fluxo de Euler bidimensional muda de ordem para desordem, e o sistema fica fora de equilíbrio devido a uma intrigante troca de energia entre as estruturas de fluxo que viola o equilíbrio energético preciso. O comportamento de desequilíbrio da turbulência de Euler 2D é causado por uma cascata inversa de energia.
Usando a entropia hidrodinâmica para a turbulência de Euler, os cientistas mostraram que a entropia hidrodinâmica do fluxo de Euler 2D diminui com o tempo durante sua aproximação ao estado assintótico. A dupla também descobriu que o estado final do fluxo depende criticamente da condição inicial.
As descobertas ilustram que o sistema dinâmico isolado pode evoluir da desordem para a ordem em escalas macroscópicas e que é necessário ser cauteloso em relação às afirmações gerais sobre a “evolução da ordem para a desordem” em qualquer sistema. Com base em suas descobertas, o Prof. Verma e o Sr. Chatterjee acreditam que uma evolução semelhante pode ocorrer em sistemas autogravitantes.
De acordo com cientistas, a entropia hidrodinâmica pode ser útil para quantificar a ordem em sistemas biológicos, hidrodinâmicos, astrofísicos, ecológicos e econômicos.
Jornal de referência:
- Mahendra K. Verma e Soumyadeep Chatterjee. Entropia hidrodinâmica e emergência de ordem na turbulência de Euler bidimensional. Fluidos de revisão física. Volume 7. Novembro de 2022. Artigo nº: 114608. DOI: 10.1103/PhysRevFluids.7.114608
