При перколяции кофе растворимые соединения покидают кофейную гущу и соединяются с водой, образуя кофе . Нерастворимые соединения (и гранулы) остаются внутри кофейного фильтра .Перколяция в квадратной решетке.
В физике , химии и материаловедении перколяция ( от лат. percolare 'фильтровать, просачиваться') относится к движению и фильтрации жидкостей через пористые материалы. Она описывается законом Дарси . С тех пор были разработаны более широкие приложения, которые охватывают связность многих систем, смоделированных как решетки или графы, аналогично связности компонентов решетки в задаче фильтрации, которая модулирует способность к просачиванию.
Фон
В течение последних десятилетий теория перколяции , математическое исследование перколяции , привнесла новое понимание и методы в широкий спектр тем в физике, материаловедении, сложных сетях , эпидемиологии и других областях. Например, в геологии перколяция относится к фильтрации воды через почву и проницаемые породы. Вода течет, чтобы пополнить запасы грунтовых вод в грунтовых водах и водоносных горизонтах . В местах, где планируется использовать инфильтрационные бассейны или септические дренажные поля для утилизации значительных объемов воды, необходимо заранее провести тест на перколяцию, чтобы определить, будет ли предполагаемая структура успешной или нет. В двумерной квадратной решетке перколяция определяется следующим образом. Участок «занят» с вероятностью p или «пустой» (в этом случае его края удаляются) с вероятностью 1 – p; соответствующая проблема называется перколяцией участка, см. рис. 2.
Из-за сложности получения точных результатов из аналитических моделей перколяции обычно используются компьютерные симуляции. Текущий самый быстрый алгоритм для перколяции был опубликован в 2000 году Марком Ньюманом и Робертом Зиффом. [1]
Примеры
Перколяция кофе (см. рис. 1), где растворителем является вода, проницаемым веществом — кофейная гуща, а растворимыми компонентами — химические соединения, придающие кофе цвет, вкус и аромат.
Перемещение выветренного материала вниз по склону под поверхностью земли.
Растрескивание деревьев при наличии двух условий: солнечного света и давления.
Коллапс и устойчивость биологических вирусных оболочек к случайному удалению субъединиц (экспериментально подтвержденная фрагментация вирусов). [2] [3] [4]
Перколяция зубов, увеличение скорости кариеса под коронками из-за благоприятной среды для мутантов стрептококка и лактобацилл
Потенциальные места для септических систем проверяются с помощью « теста perc ». Пример/теория: Яма (обычно диаметром 6–10 дюймов) выкапывается в поверхности земли (обычно глубиной 12–24 дюйма). В яму заливается вода, и измеряется время падения уровня воды на один дюйм. Если уровень воды быстро падает, как это обычно наблюдается в плохо сортированных песках, то это потенциально хорошее место для септического « поля выщелачивания ». Если гидравлическая проводимость участка низкая (обычно в глинистых и суглинистых почвах), то участок нежелателен.
^ Бранк, Николас Э.; Ли, Лай Сян; Глейзер, Джеймс А.; Бутске, Уильям; Злотник, Адам (2018). «Молекулярная дженга: фазовый переход перколяции (коллапс) в вирусных капсидах». Физическая биология . 15 (5): 056005. Bibcode : 2018PhBio..15e6005B. doi : 10.1088/1478-3975/aac194. PMC 6004236. PMID 29714713 .
^ Ли, Лай Сян; Бранк, Николас; Хейвуд, Дэниел Г.; Кейфер, Дэвид; Пирсон, Элизабет; Кондилис, Панайотис; Ванг, Джозеф Че-Йен; Якобсон, Стивен К.; Джарролд, Мартин Ф.; Злотник, Адам (2017). «Молекулярный макет: удаление и замена субъединиц в капсиде вируса гепатита В». Protein Science . 26 (11): 2170–2180. doi :10.1002/pro.3265. PMC 5654856 . PMID 28795465.
^ Грассбергер, Питер (1983). «О критическом поведении общего эпидемического процесса и динамической перколяции». Математические биологические науки . 63 (2): 157–172. doi :10.1016/0025-5564(82)90036-0.
