Forskare har avslöjat en koppling mellan mikroskopiska rörelser av partiklar i en vätska och dess förmåga att absorbera värme.

När en vätska upphettas börjar molekylerna i den att röra sig och hoppa runt. När temperaturen ökar, partiklar börjar röra sig oftare och täcker allt större avstånd. Tillsammans, dessa rörelser skapar olika mönster för molekylära "danser, "Kallas kollektiva excitationer.

I den här studien, publicerad i tidningen Fysiska granskningsbrev , forskarna använde datasimuleringar för att modellera vätskornas molekylära beteende. De fann att de kollektiva excitationer som observeras i vätskor så småningom kan bli så intensiva att de börjar interagera med varandra, ändra hur vätskan själv tar upp värme.

Forskargruppen, med forskare från Queen Mary University of London, Bauman Moscow State Technical University och Institute for High Pressure Physics RAS i Ryssland, testade sina fynd i många olika typer av vätskor och fann att detta förhållande var universellt för vätskor.

Upptäckten av detta nya förhållande överbryggar klyftan mellan vätskars mikroskopiska beteende och deras nyckelmakroskopiska egenskap - värmekapacitet. Det föreslår också att det finns en optimal temperaturregion för kylningstillämpningar och det är möjligt att styra denna region genom att ställa in mönstret för molekylära "danser".

Professor Stanislav Yurchenko, Professor vid Bauman Moscow State Technical University och författare till studien, sade:"Vi hoppas att avslöja detta samband mellan kollektiva excitationer och värmeabsorption, kan ge en väg mot den allmänna teorin om vätskor, vilket är en av de längsta utmaningarna inom fysik av kondenserad materia. "

Dr Andrei Sapelkin, universitetslektor vid School of Physics and Astronomy på Queen Mary, tillade:"Trots att vi är runt omkring oss är vätskor fortfarande ett av de minst förstådda tillstånden i materia. Så mycket att, till skillnad från fall av fasta ämnen och gaser, det finns ingen allmän mikroskopisk teori om vätskor som sträcker sig hela vägen från atom- eller molekylära interaktioner inom en vätska till den makroskopiska nivån. Med denna upptäckt hoppas vi kunna överbrygga denna klyfta. "