sabato 12 giugno 2010

Stato Di Aggregazione Della Materia Fluida- Una Ricerca Del LENS

Cari lettori,

riporto da "Notizie dell'Ateneo" dell'Università degli Studi di Firenze il seguente comunicato su una  scoperta molto interessante, pubblicata il 6 giugno 2010 su Nature Physics, che potrebbe portare ad una
rivisitazione radicale della termodinamica dei fluidi e del concetto di fluido sopra-critico, con ripercussioni nei libri di testo scolastici.


Scoperta su proprietà fisiche di uno stato di aggregazione della materia

Ricerca del Lens pubblicata su "Nature Physics"



Sono state svelate proprietà fisiche di uno stato di aggregazione della materia fluida finora sfuggite all'osservazione scientifica. E' il risultato di una ricerca condotta dal Laboratorio Europeo di Spettroscopie non Lineari (LENS) dell'Università di Firenze in collaborazione con il CNR, con il Sincrotrone (ESRF) di Grenoble, l'Università di Roma "La Sapienza", l'Institute for Condensed Matter Physics, National Academy of Sciences of Ukraine e National Polytechnic University of Lviv (Ucraina).

Al di sopra di una certa temperatura e pressione - definite critiche - si ritiene normalmente che per una determinata sostanza fluida non si possa distinguere lo stato liquido da quello gassoso e, perciò, in tali condizioni si ritiene che si possa parlare solo di un'unica fase fluida sovracritica. I ricercatori hanno messo in discussione la nozione consolidata di uniformità di fase del fluido sopracritico e hanno mostrato l'esistenza, oltre il punto critico, di due fasi distinte con proprietà fisiche analoghe, rispettivamente, a quelle del liquido e del vapore.

"Abbiamo affrontato la questione studiando, con metodi sperimentali e computazionali, la velocità di propagazione delle onde acustiche con lunghezze d'onda dell'ordine del miliardesimo di metro (ipersuoni) in un sistema modello come l'argon, in condizioni di fluido sopracritico - spiega Mario Santoro del Lens - In definitiva abbiamo scoperto che la fase relativa al fluido supercritico risulta, in realtà, divisa in due sottoregioni con alcune proprietà fisiche tipiche delle fasi liquida e gassosa. Le due sottoregioni sono separate dalla linea di Widom, risultando quindi connesse da una vera e propria transizione di fase. Questo risultato potrebbe condurre, in un futuro immediato, ad una rivisitazione radicale della termodinamica dei fluidi e del concetto di fluido sopra-critico, con ripercussioni nei libri di testo scolastici".

Le condizioni termodinamiche dello studio sono state di alta temperatura (300 °C) ed alte pressioni (1000-40000 bar). La parte sperimentale è stata realizzata combinando due tecniche: la diffusione inelastica di radiazione X, presso sorgente di luce di sincrotrone (ESRF, Grenoble), atta a misurare direttamente la propagazione acustica, e la cella ad incudini di diamanti (tecnologia sviluppata presso il LENS, Firenze) necessaria per ottenere le elevate pressioni richieste. I valori della velocità degli ipersuoni sono stati poi anche ottenuti, in parallelo, tramite simulazioni di dinamica molecolare eseguite al calcolatore (Lviv, Ucraina).

"Riteniamo che i risultati di questo studio - aggiunge Santoro - aprano la strada alla comprensione profonda del comportamento della materia in condizione di fluido denso e caldo. Tale studio può, inoltre, avere ricadute di cruciale importanza per le scienze di base, la scienza della terra e dei pianeti, le nano-tecnologie e persino le tecnologie dello smaltimento dei rifiuti. Si pensi, ad esempio ai pianeti esterni o giganti del sistema solare: Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Tali corpi celesti sono costituiti in gran parte da idrogeno ed elio in condizioni di alte pressioni ed alte temperature, ovvero in condizioni di fluido sopracritico. I risultati della nostra ricerca potrebbero fornire nuovi strumenti per lo studio della struttura e della genesi di questi pianeti e, in ultima analisi, della genesi dell'intero sistema solare. Per quanto riguarda poi i possibili impieghi quotidiani - conclude Santoro - si consideri il fatto che i fluidi sopracritici (tipicamente l'anidride carbonica) vengono comunemente utilizzati dall'industria dello smaltimento dei rifiuti per pulire i filtri molecolari degli inceneritori. Una conoscenza più approfondita dello stato sopracritico potrebbe permettere la messa a punto di procedure più efficienti in tale campo".


G. G. Simeoni, T. Bryk, F. A. Gorelli, M. Krisch, G. Ruocco, M. Santoro e T. Scopigno, "Widom line as the crossover between liquid-like and gas-like behaviour in supercritical fluids"; Nature Physics, Advanced Online Publication, 6 giugno 2010, doi:10.1038/nphys1683

(La ricerca è stata segnalata da Mario Santoro, LENS, santoro@lens.unifi.it )


8 commenti:

  1. utente anonimo13 giugno 2010 10:36

    Rosaria: anche se l'argomento non è che lo capisco
    comunque, è sempre bene farsi un'infarinatura
    delle cose che ci metti al corrente , questo vale per me.
    Buona domenica.
    Bacio da Caserta.

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  2. Buona domenica anche a te, Rosaria.

    Bacio da Ravenna!

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  3. utente anonimo13 giugno 2010 15:50


    MOLTO; MOLTO interessante
    Walter

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  4. Benvenuto, Walter! Un grazie per  il commento.

    A presto.
    annarita

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  5. utente anonimo13 giugno 2010 17:26

    Grande notizia, Annarita, e grande risultato! Un altro importante passettino nell' infinito cammino della conoscenza umana. Certamente la ricaduta sarà significativa in molti campi, tra cui quello ecologico. Viste le brutte condizioni in cui versa il nostro pianeta, con gli inevitabili pericoli per la salute dell' uomo, è confortante l' idea che questa nuova scoperta possa contribuire allo sviluppo e all' applicazione di nuove tecnologie ecocompatibili. Credo possa servire anche alla messa a punto di  processi produttivi di nuovi composti per l' industria farmaceutica ed alimentare...,almeno me lo auguro!
    Un abbraccio
    M.I

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  6. utente anonimo13 giugno 2010 17:32

    Ah, dimenticavo...
    un bacio...da Siracusa!

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  7. Che cosa interessante, due stati fisici che mantengono le loro caratteristiche anche dopo aver superato le loro soglie critiche di esistenza.
    Chissà se esiste un limite oltre il quale diventano indistinguibili.
    oppure mantengono sempre traccia delle loro memorie di fase?
    Chissà perchè mi viene di pensare all'omeopatia, e al fatto che i suoi sostenitori affermano che le caratteristiche tipiche di ogni sostanza (qui però erano le loro conformazioni strutturali, le loro proprietà chimiche)
    si "imprimono" nel liquido di succussione (agitazione) "trasferendogli" le loro proprietà di struttura.
    Lo so, c'entra poco, le energie in gioco sono diversissime, e si sa che quando le energie in gioco sono poche le differenze rimangono e le combinazioni e miscelazioni sono più difficili.
    Però mi è venuta in mente questa analogia. Magari un giorno si scoprirà che, al di là del valore terapeutico del sistema omeo-patico, esiste la possibilità chimica di trasferire una struttura proteica in un liquido. Anche il buon Preparata, se non erro, aveva studiato questi fenomeni.
    E intanto si assiste allo sbriciolamento di credenze consolidate, si aprono nuove prospettive, si intravedono nuovi orizzonti. Fino alla prossima rivoluzione, in cui ciò che si credeva conosciuto e stabile si sgretola e appare un nuovo paesaggio.
    paopasc

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  8. E intanto si assiste allo sbriciolamento di credenze consolidate, si aprono nuove prospettive, si intravedono nuovi orizzonti. Fino alla prossima rivoluzione, in cui ciò che si credeva conosciuto e stabile si sgretola e appare un nuovo paesaggio.

    In campo fisico, e scientifico in generale, non è evento raro, Pa.

    Rimaniamo in attesa...della prossima rivoluzione purché porti a qualcosa di buono.

    RispondiElimina

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