Fiziki so razrešili problem, ki je dolgo časa predstavljal oviro prvemu zakonu termodinamike. Pri raziskovanju ohranjanje energije v visokotemperaturnih plazmah v vesolju so prišli do odkritij, ki bi lahko imele globoke posledice na področju fizike in drugih znanosti. Prvi zakon termodinamike pravi, da energije ne moremo niti ustvariti, ne uničiti, saj se ta le pretvarja iz ene oblike v drugo.
Kaj pojasnjuje prvi zakon termodinamike?
Primer iz vsakdanjega življenja je napihovanje balona. Prvi zakon termodinamike pove, koliko se balon raztegne in za koliko se zrak v balonu segreje med procesom. Ključno je, da je skupna energija, ki raztegne balon in segreje zrak, enaka energiji, ki jo vložimo v pihanje balona. S pomočjo prvega zakona termodinamike lahko pojasnimo tudi delovanje hladilnikov in avtomobilskih motorjev. Gre namreč za enega najbolj temeljnih zakonov fizike.
Zakon so v 50-ih letih 19. stoletja razvili za sisteme, kjer lahko natančno določimo temperaturo, torej so v ravnovesju. Številna področja moderne znanosti pa vključujejo sisteme, ki niso v ravnovesju. Znanstveniki že več kot 100 let poskušajo zakon razširiti tudi na materiale izven ravnovesja. A vse nove teorije so dobro veljale le za sisteme, ki so se zelo približali ravnovesnemu stanju. Popolnoma so odpovedale za opis vesoljske plazme, ki je daleč od ravnovesja.
Velik preboj na področju termodinamike
Pred kratkim pa so fiziki v Virginiji uspeli izračunati, koliko energije je povezano s snovjo, ki ni v ravnovesju. Njihovo delo predstavlja velik preboj na tem področju, saj bo znanstvenikom pomagalo pri razumevanju plazme v vesolju, kar je pomembno pri »vesoljskem vremenu«. Vesoljsko vreme vključuje velikanske izbruhe v sončni atmosferi, ki brizgajo močno segreto plazmo v vesolje. Izbruhi lahko na Zemlji povzročijo izpade elektrike, motnje v delovanju satelitov in ovirajo letalski promet. Odkritja bodo morda uporabna tudi pri razumevanju nizkotemperaturne plazme, ki je pomembna pri jedkanju, vezjih in v polprevodniški industriji ter pri številnih področjih kemije in kvantnega računalništva. Nova odkritja bi lahko uporabili tudi astronomi pri raziskovanju razvoja galaksij.
V fiziki ni veliko univerzalnih zakonov: Newtonovi zakoni, zakoni elektrike in magnetizma, trije zakoni termodinamike in zakoni kvantne mehanike. Zato je izboljšanje zakona, ki je bil v trdni veljavi več kot 150 let, toliko večji dosežek.
Novinar
