Araştırmacılar Kumlarında Sıvılardaki Gibi Nasıl Katman Oluşturduğunu Görüntüledi

Araştırmacılar Kumlarında Sıvılardaki Gibi Nasıl Katman Oluşturduğunu Görüntüledi

İlk kez, mühendisler daha hafif kum taneciklerin kabarcıklarının diğer akışkanlarda olduğu gibi kumda nasıl oluştuğunu göstermişlerdir – granül materyallerin karışmaya eğilimli olmasına rağmen.

Bireysel kum taneleri katı olmasına rağmen, çoğunu aldığınızda, şaşırtıcı bir şekilde sıvı gibi davranırlar – düşen kum tepelerini, çığları veya kum saatinden akan kumları düşünün. Bunlara granül materyaller denir ve akışlarının nasıl yapıldığının fiziği, sıvılara kıyasla hala biraz gizemlidir.

Akışkan dinamiğinde, Rayleigh-Taylor (RT) dengesizliği adı verilen bir mekanizma vardır. Farklı yoğunluklarda olduklarında iki akışkan arasındaki arayüzde meydana gelir ve daha hafif akışkan, sudan yükselen yağ veya daha hafif gazın daha yoğun çevre zarfı içine ittiği süpernova patlamaları gibi daha ağır olana karşı itilir.

Granül bir malzemede daha önce hiç böyle bir şey görülmemişti. Ancak bu, Columbia Üniversitesi ve ETH Zürih’ten gelen mühendislerin keşfettiği şeylere çarpıcı biçimde benziyor.

“Son ana sıvı mekanik dengesizliğinin birinin granüler bir analogunu bulduk. Diğer büyük dengesizliklerin analogları son yıllarda granüler akışlarda keşfedilirken, RT dengesizliği doğrudan karşılaştırmayı reddetti.”

Ekip, granül bir malzemeden hem titreşim hem de yukarı doğru gaz akışının RT dengesizliğine benzer bir işlem üretebileceğini buldu. Hafif taneler parmaklardaki ağır tanelerden yükselmeye başlar (uzun, ince bir şekil) ve kabarcıklar, parçacıklarında iz bırakan kabarcıklar oluşturuyor.

Petrolün sudan nasıl yükseldiğine çok benziyor, ancak çok büyük bir fark var. Yağ ve su karışmayı sevmiyor. Kum seviyor.

Bunun nedeni, daha hafif ve daha büyük taneciklerin kümelerinin, gazın (bu durumda havanın) daha ağır ve daha küçük tanelerden daha kolay akmasını sağlamasıdır. Bu, gaz akışı tarafından oluşturulan yukarı sürükleme kuvveti ile aşağı temas kuvvetleri arasındaki gerilimi artırarak RT benzeri bir dengesizlik yaratıyor.

Sonuç benzer olsa da, işlem aslında sıvılarda RT dengesizliklerinin arkasındaki mekanizmadan farklıdır.

Ve takım da başka ilginç şeyler de gözlemledi. Örneğin, gaz akışı, araştırmacıların makalelerinde “inen bir zerrecik halinde damlacığın basamaklı dallanması” olarak tarif ettiği gibi başka dengesizlikler oluşturur.

BU MAKALELERİMİZDE İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR

• SpaceX’in Crew Dragon Uzay Aracı Dünyaya Dönüş Yaptı
• SpaceX, Boeing (ve NASA) Özel Uzay Gemilerinin İlk Testini İleri tarihe erteledi
• Çin, Dünyada İlk defa Ay’ın Uzak-Karanlık Tarafına Bir Uzay Aracı İndirdi.
• NASA Güneş Uzay Aracı Güneşin atmosferindeki İlk Görüntüsünü Yakaladı

Azalan ağır  damlacıklarının ağırlığı, damlanın geçemediği aşağıda kuvvet zincirleri oluşturur. Böylece dallara doğru biraz yıldırım gibi yarar.

Diğer bir bulgu ise, kumdaki RT benzeri kararsızlığın çok çeşitli gaz akışı ve titreşim koşulları altında ortaya çıkabilmesiydi – ki bu, diğer şeylerin yanı sıra, Dünya sarsıntıları sırasında yeraltı süreçlerini anlamaya yardımcı olabilir.

Boyce, “Bulgularımız yalnızca maden yataklarının altında yatan jeolojik oluşumları ve işlemleri açıklamakla kalmayıp, aynı zamanda enerji, inşaat ve ilaç endüstrisinde toz işleme teknolojilerinde de kullanılabildiğini” söyledi.

“Bulgularımızın jeolojik bilimler üzerindeki potansiyel etkisi konusunda özellikle heyecanlıyız – bu dengesizlikler, yapıların Dünya’nın uzun tarihi boyunca nasıl oluştuğunu anlamamıza ve gelecekte başkalarının nasıl oluşabileceğini tahmin etmemize yardımcı olabilir.”

Kaynak: https://www.sciencealert.com/engineers-have-figured-out-how-sand-makes-bubbles