Команда учёных, возглавляемая исследователями из Университета Западной Вирджинии, опубликовала статью, в которой подробно описывается, как этот фундаментальный закон может применяться более широко. Сделанное открытие потенциально может изменить наше понимание сложных энергетических систем.
Первый закон термодинамики является одним из основополагающих законов физики. Даже если вы не фанат физики, вы наверняка слышали хотя бы его упрощённую версию: энергия не создаётся и не исчезает, а только переходит из одной формы в другую.
Этот закон принёс много пользы с момента его открытия в 1850-х годах. Но есть одна загвоздка: он срабатывал только тогда, когда всё находилось в состоянии термодинамического равновесия или близко к нему.
Исследователи уже давно пытаются найти способ применить первый закон к системам, которые не находятся в равновесии. Они очень распространены по всей Вселенной. Их можно найти повсюду – от хвостов комет до внешних слоёв звёзд.
В принципе, преобразование энергии в системах, находящихся в термодинамическом равновесии, может быть почти полностью описано их плотностью и давлением. Но поведение преобразования энергии в более сложных системах определяется не только этими факторами.
Вне равновесия первый закон термодинамики продолжает описывать преобразование энергии только во время процесса, который изменяет плотность и температуру. Мы обнаружили, что все другие величины, описывающие газ, жидкость или плазму, когда они не находятся в равновесии, не подпадают под действие первого закона термодинамики, – говорит Пол Кассак, ведущий автор статьи.
Что было нужно команде, так это способ количественной оценки всего преобразования энергии, которое не описывалось плотностью и давлением. И они нашли его.
Для неподготовленного глаза решение, вероятно, будет выглядеть просто как запутанная группа уравнений. Но для физика математическое описание этих дополнительных свойств выглядит как возможность. Потенциальные области применения этой работы варьируются от химии до схемотехники и квантовых вычислений.
