Bilim İnsanları Yeni Bir Matematik Modelleme Anlayışı Geliştirdi

Rusya'da bulunan Samara Politeknik Üniversitesi'nin 'Termodinamik ve Mekaniğin Temel Problemleri' Araştırma Merkezi'nden araştırmacılar, çeşitli fiziksel sistemlerdeki geniş aralığa yayılan yerel dengesizlik nakil süreçlerini inceleyen araştırmaları için yeni bir matematiksel model geliştirdi. Yeni yaklaşım, üçüncü nesil termodinamiğin modern bir versiyonunu temel alıyor. 

Rusya Temel Araştırma Fonu'nun (RFBR) ödülünü de kazanan bilim insanları, araştırmalarının sonuçlarını Physica A: Statistical Mechanics and its Applications isimli dergide yayınladılar. Yerel dengesizlik süreçlerini çalışırken moleküler seviyedeki taşıma süreçlerinin ayrıntılarını dikkate almak, olağanüstü koşullardaki çeşitli fiziksel süreçleri yönetme ihtiyacından doğdu. Bu olağanüstü koşullar arasında, maddenin femto saniyelik (saniyenin katrilyonda biri) enerji akışlarına maruz kalması, aşırı düşük ya da aşırı yüksek sıcaklıklara ya da basınçların uygulanması ve şok dalgaları gibi koşullar yer alıyor.

Bu fiziksel süreçler, büyük ölçüde nano materyaller ve geleneksel yöntemlerle elde edilemeyen özgün fizyokimyasal özelliklere sahip kaplamalar (iki ya da çok bileşenli metal alaşımlar, polimer materyaller, metal ve yarı iletken camlar, nano filmler, grafen, kompozit nano materyaller) yapmak için kullanılıyor. 

Bilim insanları, yerel dengesizlik süreci koşullarındaki işlemleri tarif etmede yerel dengesizlik ilkesi geçerli olduğundan, klasik termodinamiğin uygun olmadığını söylüyorlar. Projenin yöneticisi Profesör Igor Kudinov, araştırmanın hem temel bilimler hem de pratik uygulamalar için önemli olduğunu düşünüyor.

Kudinov, sıcaklık, kütle ve momentum transferlerinin yüksek hızlı yerel dengesizlik sürecinin 3B modellemesi için yeni ve benzersiz bir yazılım paketi tasarlamayı planladıklarını kaydediyor. Bilim insanı, yöntemlerinin modern nano teknoloji açısından pratik olarak anlamlı süreçlerin çalışılması için geniş imkanlar yarattığını da sözlerine ekliyor.