Entropy nhiệt động của dòng Euler không đổi, tuân theo các định luật nhiệt động lực học. Giáo sư Mahendra Verma và học giả nghiên cứu Soumyadeep Chatterjee từ Khoa Vật lý, IIT Kanpur, đã giới thiệu “entropy thủy động lực học” như một thước đo trật tự trong một hệ thống đa cấp độ, không cân bằng như các hệ thống thủy động lực học và vật lý thiên văn và áp dụng nó cho nhiễu loạn.
Họ phát hiện ra rằng dòng Euler 2D, hay dòng chảy không có độ nhớt, tiến triển từ hỗn loạn sang trật tự. Các lập luận phân tích và mô phỏng số chính xác đã được sử dụng trong nghiên cứu này, cung cấp thông tin sâu sắc có thể cải thiện cách các nhà khoa học tiếp cận các chủ đề cơ bản cực kỳ quan trọng như trật tự tiến hóa rối loạn, định luật thứ hai của nhiệt động lực họcvà nhiệt hóa, quá trình mà các quá trình vật lý đạt được trạng thái cân bằng nhiệt.
Dòng Euler hai chiều thay đổi từ trật tự sang rối loạn và hệ thống mất cân bằng do sự trao đổi năng lượng hấp dẫn giữa các cấu trúc dòng chảy vi phạm sự cân bằng năng lượng chính xác. Hành vi không cân bằng của nhiễu loạn Euler 2D được gây ra bởi một dòng năng lượng nghịch đảo.
Sử dụng entropy thủy động lực học cho nhiễu loạn Euler, các nhà khoa học đã chỉ ra rằng entropy thủy động lực của dòng Euler 2D giảm theo thời gian trong quá trình nó tiến tới trạng thái tiệm cận. Bộ đôi này cũng đã phát hiện ra rằng trạng thái cuối cùng của dòng chảy phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện ban đầu.
Các phát hiện này minh họa rằng hệ động lực cô lập có thể tiến hóa từ vô trật tự sang trật tự ở quy mô vĩ mô và cần phải thận trọng với những tuyên bố chung về “tiến hóa từ trật tự đến rối loạn” trong bất kỳ hệ thống nào. Dựa trên những phát hiện của họ, Giáo sư Verma và ông Chatterjee tin rằng một quá trình tiến hóa tương tự có thể xảy ra trong các hệ tự hấp dẫn.
Theo các nhà khoa học, entropy thủy động lực có thể hữu ích cho việc định lượng trật tự trong các hệ thống sinh học, thủy động lực, vật lý thiên văn, sinh thái và kinh tế.
Tạp chí tham khảo:
- Mahendra K. Verma và Soumyadeep Chatterjee. Entropy thủy động lực và sự xuất hiện trật tự trong nhiễu loạn Euler hai chiều. Đánh giá vật lý. Tập 7. Tháng 2022 năm 114608. Điều số: XNUMX. DOI: 10.1103/PhysRevFluids.7.114608
