مجلۀ پژوهش فیزیک ایران

برهم‌کنش هیدرودینامیکی دو کره‌ در حضور گرادیان دما، اثر هَم‌بستگی میانِ حرکت دو ذره بر ضریبِ سره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گلناز نجفی گلوندانی 1
فرشته سالاری 1
سید نادر رسولی 2

1 گروه فیزیک، دانشکدۀ علوم پایه، دانشگاه گیلان، رشت

2 پژوهشکدۀ فیزیک، پژوهشگاه دانش‌های بنیادی(IPM)، تهران

https://doi.org/10.47176/ijpr.23.4.91752
چکیده
برای روشن شدن تأثیر ساختار داخلی مولکول‌ها در اثر سُرِه، ما به بررسی اعمال گرادیان دما به یک تَک ذرۀ شناور در سیال می‌پردازیم. تک ذرۀ مورد بررسی با دو ریز کره که با فنر نرمی به یکدیگر متصل شده‌اند، یا به‌صورت جداگانه در دام دو انبرک نوری قرار گرفته‌اند، مدل شده است. ما نیرویی که این مجموعۀ دوکره‌ای در حضور گرادیان دما، به سیال پیرامونِ خود وارد می‌کند را محاسبه کرده، و با استفاده از آن ضریب سُرۀ مربوط به این مدل دو‌ ذره‌‌ای را به دست می‌آوریم. در گام بعدی، وابستگی گرانروی سیال به دما را در محاسبات وارد کرده، و اثر این تصحیح را بر نتایج خود بررسی می‌کنیم.

کلیدواژه‌ها

گرادیان دما
اثر سُرِه
محلول کلوئیدی
وابستگی دمایی گرانروی
برهم‌کنش هیدرودینامیکی
معادلۀ لانژون
موضوعات

عنوان مقاله English

Hydrodynamic interaction between two beads in the presence of a temperature gradient: Effect of correlation of beads’ motion on the Soret effect

نویسندگان English

Golnaz Najafi Golvandani 1
ّFereshteh Salari 1
Seyed Nader Rasuli 2
1 Department of Physics, College of Science, University of Guilan
2 School of Physics, Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM), Tehran
چکیده English

To study the effect of internal structure of molecules on the Soret effect, we probe consequences of exerting a temperature gradient to a suspension of one single particle inside the fluid. The particle is modeled as two microspheres, loosely connected with a spring between them, or each trapped with an optical tweezers. For the later case, we calculate the net force, that the two beads system exerts on its surrounding fluid, due to the a temperature gradient. This result, lets us calculate the corresponding Soret coefficient of the two beads system. We further correct these calculations, considering the temperature dependence of the surrounding fluid’s viscosity.

کلیدواژه‌ها English

temperature gradient
Soret effect
colloidal solution
temperature dependence of the viscosity
hydrodynamic interactions
Langevin equation
  1. M Kardar, “Statistical physics of particles”, Cambridge University Press (2007).
  2. S R De Groot and P Mazur, “Non-equilibrium thermodynamics”, Courier Corporation (2013).
  3. J K Platten and P Costesèque, The European Physical Journal. 15 (2004) 235.
  4. C Soret, Arch Sci Phys Nat. 2 (1879) 48.
  5. C Soret, Sci. Paris C. R. 91 (1880) 289.
  6. C Ludwig, Sitz Math Naturwiss Classe Kaiserichen Akad Wis. 20 (1856) 539.
  7. C Debuschewitz and W Köhler, Physical review letters. 87 (2001) 055901.
  8. M E Hovingh, G H Thompson, and J C Giddings, Analytical Chemistry. 42 (1970) 195.
  9. M E Schimpf and J C Gidding, Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. 27 (1989) 1317.
  10. W Köhler, A Krekhov and W Zimmermann, Polym. Sci. 227 (2010) 145.
  11. R Piazza and A Guarino, Physical Review Letters. 88 (2002) 208302.
  12. S N Rasuli and R Golestanian, Physical Review Letters. 101 (2008) 108301.
  13. D B Mayer, D Braun and T Franosch, Physical Review E. 107 (2023) 044602.
  14. D B Mayer, T Franosch and D Braun, Physical Review Letters. 130 (2023) 168202.
  15. K I Morozov and W Köhler, 38 (2022) 2478.
  16. S Semenov and M Schimpf, The Journal of Physical Chemistry B. 118 (2014) 3115.
  17. L D Landau and E M Lifshitz, “Fluid Mechanics: Landau and Lifshitz: Course of Theoretical Physics” , Elsevier (2013).
  18. T Araki and N Chikakiyo, Physical Review E. 103 (2021) 042611.
  19. O R Gittus, J D  Olarte-Plata and F  Bresme, The European Physical Journal E.  42 (2019) 1.
  20. L Bocquet and E Charlaix, Chemical Society Reviews. 39 (2010) 1073.
  21. A Wurger, Physical review letters. 102 (2009) 078302.
  22. B H Zimm, The journal of chemical physics. 24 (1956) 269.
  23. G Najaf, P Cicuta and S N Rasuli, “Dance of a Polymer Chain Against an External Fluid,” Under preparation.
  24. G Najafi Gol-Vandani, S Di Leo, J Kotar, P Cicuta, and S N Rasuli, arXiv:1906.07621 (2019).
  25. M Leoni, J Kotar, B Bassetti, P Cicuta and M C  Lagomarsino, Soft Matter. 5 (2009) 472.
  26. A Najafi and R Golestanian, Physical Review E. 69 (2004) 062901.
  27. J C Meiners and S R  Quake, Physical Review Letters. 82 (1999) 2211.
  28. M Leoni, B Bassetti, J Kotar, P  Cicuta and M  C  Lagomarsino, Physical Review E. 81(2010) 036304.
  29. A Bérut, A Petrosyan and  S  Ciliberto, Europhysics Letters. 107 (2014) 60004.
  30. I A Martinez, E Roldan, J M R Parrondo and D Peetrov, Physical Review E. 87 (2013) 032159.
  31. A Swidsinski, Inflammatory Bowel Diseases. 13 (2007),
  32. B Liebchen, P Monderkamp, B T Hagen and H Löwen, Rev. Lett.  120 (2018) 208002.
  33. K Shoele, P S Eastham, Physical Review Fluids. 3 (2018) 043101.
  34. C Datt and G J Elfring, Rev. Lett, 123 (2019) 158006.
  35. D Das, Rev. Fluids. 8 (2023) L051301.
  36. W B Russel, D A Saville and W R Schowalter, “Colloidal dispersions”, Cambridge University Press (1991).
  37. P Langevin, Rendus. 146 (1908) 530.
  38. A K Doolittle, Journal of Applied Physics. 22 (1951) 1031.
  39. J Hallett, Proceedings of the Physical Society. 82 (1963) 1046.
  40. S N Rasuli, G Najafi Gol-Vandani and P Cicuta, “Reverse Dance of Two Trapped Beads in External Flow I: A Far Field Approach” , under preparation (2023).
  41. G G Stokes, Transactions of the Cambridge Philosophical Society. 4 (1851) 8.
  42. C W Oseen, “Neuere methoden und ergebnisse in der hydrodynamik”, Akademische Verlagsgesellschaft, Leipzig (1927).
  43. E Bringuier, Philosophical Magazine. 87 (2007) 873.
  44. A Najafi and F Pousaneh, International Journal of Modern Physics B. 25 (2011) 4379.
  45. J D Jackson, “Classical Electrodynamics”, Wiley (1998).
  46. G B Arfcan, H J Weber, and F Harris, “Mathematical Methods for Physicists” , Academic Press (2005).
  47. C Van den Broeck, R Kawai, and P Meurs, Physical Review Letters. 93 )2004(

XML
اصل مقاله 911.45 K
فایل‌های تکمیلی/اضافی
3- Najafi1 - ABS.pdf

صفحه اصلی

راهنمای نویسندگان

ارسال مقاله

داوران

تماس با ما

تحت نظارت وف بومی