Hvad er skaleringslove?

Skalering af skalering er et koncept inden for videnskab og teknik.Det henviser til variabler, der ændrer sig drastisk afhængigt af den skala (størrelse), der overvejes.For eksempel, hvis du forsøgte at bygge et 50-ton minedrift ved hjælp af de samme tekniske antagelser som en 2-ton bil, ville du sandsynligvis ende med et køretøj, der ikke engang kører.Udtrykket skaleringslovgivning vises ofte, når man overvejer designet af en konstruktion, der er usædvanligt stor eller lille, så omhyggelig tanke er nødvendig for at udvide principper for typiske størrelse konstruktioner til usædvanligt størrelse konstruktioner.

Nogle skaleringslove er enkle.For en tredimensionel konstruktion øges for eksempel volumen med terningen af lineære dimensioner.Dette betyder simpelthen, at for hver 10 gange stigning i lineære dimensioner stiger konstruktionsvolumen med en faktor på 1000. Dette er betydningsfuldt for at designe maskiner eller strukturer: Hvis du ville fordoble kapaciteten i et vandtårn, øger du kun sine lineære dimensionermed et par dusin procent i stedet for at fordoble dem.Enkel, men sand.

Der er mere komplekse variationer af skaleringslove.Nogle af de mest interessante manifestationer af skaleringslove findes i områderne mikroteknologi og nanoteknologi, hvor ingeniører både skal klare og udnytte usædvanlige egenskaber, der er resultatet af små skalaer.I mikrofluidik inkluderer nogle af disse usædvanlige egenskaber laminær strømning, overfladespænding, elektrowetting, hurtig termisk afslapning, elektriske overfladeafgifter og diffusion.For eksempel i fluidkamre med størrelser, der er mindre end ca. en halv millimeter, er strømmen laminær, hvilket betyder, at to konvergerende kanaler ikke kan blande gennem turbulens, som i makroskalaen, og i stedet skal blandes gennem diffusion.Der er mange andre eksempler på skaleringslove her.

Når visse egenskaber bevares uanset skalaen, kaldes det skala invariant .Eksempler inkluderer alt, hvad der forekommer på alle størrelsesvægte, herunder fænomenet af snøskred, slid i elektriske isolatorer, perkolering af væsker gennem forstyrrede medier og diffusionen af molekyler i opløsning.Når vi lærer mere om fysik og mekanik, opdager vi interessante nye skala-invariante fænomener.Generelt varierer de fleste fysiske egenskaber med skala.