Sıvıların entropisini hesaplamak için evrensel bir yöntem oluşturuldu

Mekanik

Teknolojik Yenilik Web Sitesi Editör Ekibi - 31 Temmuz 2025

Çalışma, geniş endüstriyel ve bilimsel uygulamalar için uzun zamandır beklenen bir araç sunuyor. [Görsel: SIT/AI-Generated]

Bir sıvının entropisinin hesaplanması

Bilim insanları nihayet, deneysel olmayan bir yaklaşım kullanarak bir sıvının entropisini pratik olarak hesaplamak için bir teknik geliştirdiler; hesaplama için yalnızca atom türleri yeterli oluyor.

Bu devrim niteliğindeki teknik, günümüzde ihtiyaç duyulan büyük miktardaki deneysel veriye olan ihtiyacı ortadan kaldırarak, kimyasal reaksiyonların daha iyi tahmin edilmesine ve sıvıları içeren çok sayıda endüstriyel uygulamanın optimizasyonuna olanak sağlıyor.

Bilimsel ve endüstriyel alanların çoğunda sıvılara ilişkin termodinamik verilere olan talebin artmasına rağmen, birçok malzeme ve madde için geniş bir sıcaklık ve basınç koşulları aralığına ilişkin güvenilir deneysel veriler hâlâ mevcut değildir.

Japonya'daki Osaka Üniversitesi'nden Koun Shirai ve meslektaşları, sıvı içindeki atomik etkileşimleri modellemek için temel prensiplere ( yoğunluk fonksiyonel teorisi olarak da bilinen temel fiziksel prensipler) dayalı bilgisayar simülasyonları kullandılar. Bu etkileşimleri hesaba katarak, deneysel ölçümlere güvenmeden entropiyi doğru bir şekilde tahmin edebildiler.

Yaklaşım, çeşitli sıvılar için mevcut deneysel verilerle doğrulandı. Örneğin, yöntem, sıvı sodyumun entropisini yüksek doğrulukla tahmin ederek, erime noktasının üzerindeki sıcaklıklar da dahil olmak üzere geniş bir sıcaklık aralığındaki deneysel verilerle uyumluydu.

Ekip, sıvı sodyum gibi iyi çalışılmış bir sistemle elde edilen bu başarının, yöntemlerinin sağlamlığını ve daha karmaşık sıvılara daha geniş uygulama potansiyelini doğruladığını söylüyor.

Sıvı sodyumun (Na) entropisi: Güncel hesaplama (kırmızı) ve deneysel veriler (siyah). Entropi değeri, gaz sabiti R ile normalleştirilmiştir. T1, erime sıcaklığını ifade eder. [Görsel: Koun Shirai ve ark. - 10.1088/1361-648X/ade83e]

Evrensel araç

Sıvıların entropisini hesaplamak için deneysel verilere olan ihtiyacın ortadan kaldırılması temel bir ilerlemedir.

Doğru entropi hesaplamaları, çeşitli kimyasal ve malzeme süreçlerinde sıvıların davranışını anlamak ve tahmin etmek için çok önemlidir. Bu nedenle, yeni yöntem, reaksiyonların ve malzeme özelliklerinin optimizasyonunu sağlayan, bilim insanları ve mühendisler için uzun zamandır arzulanan bir tahmin aracıdır.

Ekibin koordinatörü Profesör Koun Shirai, "Şimdiye kadar, sıvıların entropisini hesaplamak için standart bir yöntem yoktu. Yöntemimiz, çok çeşitli sıvılara uygulanabilen evrensel bir araç sunarak önemli bir ilerlemeyi temsil ediyor. Bu ilerleme, kimyasal reaksiyonların öngörüsünü önemli ölçüde iyileştirecek ve sıvıları içeren çeşitli malzeme süreçlerini optimize edecek," dedi.

Diğer haberler:

Daha fazla konu