p De acordo com um novo estudo liderado por uma equipe da Universidade do Novo México, Leis centenárias sobre o comportamento de misturas de gases não se aplicam na presença de ondas de choque. p Essa descoberta pode ter um impacto potencial para tudo o que envolve misturas de gases expostos a uma onda de choque, por exemplo, durante a combustão em um motor. Isso também é relevante para explosões convencionais e nucleares, jatos supersônicos, usinas de reator nuclear resfriado a gás, e fusão inercialmente confinada.

p Os resultados foram publicados esta semana no artigo "Leis de Dalton e Amagat falham em misturas de gases com propagação de choque" em Avanços da Ciência .

p O estudo, conduzido na UNM, envolveu a pré-mistura de dois gases com propriedades dramaticamente diferentes:hélio leve e hexafluoreto de enxofre pesado e viscoso. A equipe caracterizou as propriedades da mistura resultante, que concordava bem com a teoria clássica, então uma onda de choque foi introduzida, e a temperatura e a pressão do meio acelerado por choque foram medidas ao longo de vários milissegundos - um curto período de tempo para pensar em termos normais, mas um longo intervalo em comparação com as escalas de tempo associadas à passagem da onda de choque. Os pesquisadores descobriram que a temperatura e a pressão após a compressão de choque não estavam de acordo com o que seria esperado das previsões de qualquer uma das duas leis teóricas clássicas - de Dalton ou de Amagat.

p A lei dos volumes parciais do físico francês Emile Hilaire Amagat de 1880 afirma que o volume total de uma mistura de gases é igual à soma dos volumes parciais que cada gás ocuparia se existisse sozinho na temperatura e pressão da mistura. E em 1802, O cientista John Dalton afirmou que a pressão total em uma mistura de gases não reativos - em temperatura e volume constantes - é igual à soma das pressões parciais dos gases componentes.

p "Nosso estudo descobriu que as leis clássicas usadas para prever as propriedades da mistura de gases não funcionam em uma situação bastante comum e praticamente importante, "disse o co-autor Peter Vorobieff.

p O motivo para divergências é que nenhuma das leis clássicas pode descrever com precisão o que acontece no nível molecular, ele disse. Considerações simples de escalas de tempo da teoria molecular cinética, e como eles são afetados pela aceleração de choque, parecem fornecer pelo menos uma explicação qualitativa das observações experimentais. Vorobieff disse que embora este seja um primeiro passo sólido, as implicações finais ainda não foram determinadas, e muitos estudos adicionais são necessários. Os possíveis impactos podem significar uma mudança de design em mecanismos como motores que levam em consideração como as ondas de choque afetam as propriedades da mistura de gás.

p "Nosso trabalho mostrou que a teoria clássica da mistura de gases não funciona em fluxos acelerados por choque e possivelmente em outros fluxos compressíveis, "Vorobieff disse." Devemos conduzir experimentos com mais misturas de gases e uma ampla gama de condições para explorar o escopo do problema e desenvolver uma teoria que explique nossas observações. "