沙子究竟是固体、液体、还是气体?MIT 教授提出新解释模型


如果一个人慢跑在沙滩上,那么沙子则像固体支撑着他们的重量;把它放在沙漏中,沙子则又像液体一样从缝隙流出;如果小孩子跌倒并踢到一堆沙,沙子粒又会互相碰撞交互,就像气体一样。

到处都是沙粒之类的粒状物质。它们形成土壤、沙子和砂砾,用来烹调谷物和面粉,以及用于我们的药物的粉末。除了水,它们是工业中使用最多的材料。然而,我们对如何与外界交流和交流知之甚少。

沙子是固体、液体还是气体?这是一个困扰科学家数百年的问题。

那么,沙子的状态是什么呢?"麻省理工学院的机械工程副教授肯说:"如果我们想更好地理解颗粒介质,我们必须尽可能广泛地探索它,并为固体、液体和气体做模型。"

粒状材料从很多角度来看都是复杂的。粒状材料不但可以存在于主要3种物质状态之外,还包含较大的且和原子行为不同的粒子。这是在预测宏观气体或流体运动时所不存在的问题。粒状材料也受到压力的影响。如果你挤压一把沙子,它的行为与轻握住它时会有很大不同。此外,两杯看起来相似的沙子,其行为会因其制备过程而有所不同。

虽然已经有了很多关于粒状材料如何在单方向平面中流动的研究,但如果将这种想法拓展到日常例子中并尝试去理解,那将非常困难。

沙子究竟是固体、液体、还是气体?MIT 教授提出新解释模型


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