การพาความร้อนแบบเม็ดเป็นปรากฏการณ์ที่วัสดุเม็ดซึ่งถูกเขย่าหรือสั่นสะเทือนจะแสดงรูปแบบการไหลเวียนคล้ายกับการพาความร้อนของของเหลว^{[ 2 ] บางครั้งเรียกว่าปรากฏการณ์ถั่วบราซิล [} 3 ] ^{เมื่ออนุภาคที่}มีรูปร่างไม่^{สม่ำเสมอขนาด}ใหญ่ที่สุดไปอยู่บนพื้นผิวของวัสดุเม็ดที่มีส่วนผสมของวัตถุขนาดต่างๆ กัน^{[ 4 ]} ชื่อนี้มาจากตัวอย่างของภาชนะบรรจุถั่วรวม ทั่วไป ซึ่งถั่วบราซิล จะมีขนาดใหญ่ที่สุด ปรากฏการณ์นี้ยังเป็นที่รู้จักกันในชื่อปรากฏการณ์มูสลี่เนื่องจากพบเห็นได้ในบรรจุภัณฑ์ซีเรียลอาหารเช้าที่มีอนุภาคขนาด ต่างๆ กัน แต่มีความหนาแน่น ใกล้เคียงกัน เช่นมูสลี่มิกซ์

ภายใต้เงื่อนไขการทดลอง พบว่าการพาความร้อนของอนุภาคขนาดต่างๆ ก่อตัวเป็นเซลล์การพาความร้อนที่คล้ายกับการเคลื่อนที่ของของเหลว^{[ 5 ] [ 6 ]}

อาจดูขัดกับสามัญสำนึกที่พบว่าอนุภาคที่ใหญ่ที่สุดและ (น่าจะ) หนักที่สุดลอยขึ้นสู่ด้านบน แต่ก็มีคำอธิบายที่เป็นไปได้หลายประการ:

• เมื่อวัตถุมีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ การเคลื่อนที่แบบสุ่มจะทำให้วัตถุรูปทรงยาวบางชิ้นหมุนในแนวตั้งเป็นครั้งคราว การวางตัวในแนวตั้งทำให้วัตถุขนาดเล็กตกลงไปอยู่ใต้วัตถุขนาดใหญ่^{[ 4 ]} หากการเคลื่อนที่ในภายหลังทำให้วัตถุขนาดใหญ่เปลี่ยนทิศทางเป็นแนวนอน วัตถุนั้นจะยังคงอยู่ด้านบนสุดของส่วนผสม^{[ 4 ]}
• จุดศูนย์กลางมวลของระบบทั้งหมด (ซึ่งประกอบด้วยถั่วผสม) ในสภาวะใดๆ ก็ตาม ไม่ได้อยู่ต่ำที่สุดอย่างเหมาะสม แต่มีแนวโน้มที่จะอยู่สูงขึ้น เนื่องจากมีพื้นที่ว่างรอบๆ ถั่วบราซิลเม็ดใหญ่มากกว่ารอบๆ ถั่วเม็ดเล็ก เมื่อเขย่าถั่ว ระบบจะมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนไปสู่สภาวะพลังงานที่ต่ำลง ซึ่งหมายถึงการเคลื่อนจุดศูนย์กลางมวลลง โดยการเคลื่อนถั่วเม็ดเล็กลง และทำให้ถั่วบราซิลเม็ดใหญ่ขึ้น
• รวมถึงผลกระทบของอากาศในช่องว่างระหว่างอนุภาค อนุภาคขนาดใหญ่อาจลอยตัวหรือจมลง อนุภาคขนาดเล็กสามารถตกลงไปในช่องว่างใต้อนุภาคขนาดใหญ่หลังจากเขย่าแต่ละครั้ง เมื่อเวลาผ่านไป อนุภาคขนาดใหญ่จะลอยขึ้นในส่วนผสม (ตามที่Heinrich Jaeger กล่าวไว้ ว่า "[คำอธิบาย] เกี่ยวกับการแยกขนาดนี้อาจใช้ได้ในสถานการณ์ที่ไม่มีการพาความร้อนของอนุภาค เช่น สำหรับภาชนะที่มีผนังด้านข้างที่ไม่มีแรงเสียดทานเลย หรือลึกลงไปใต้พื้นผิวของภาชนะทรงสูง (ซึ่งการพาความร้อนถูกยับยั้งอย่างมาก) ในทางกลับกัน เมื่อแรงเสียดทานกับผนังด้านข้างหรือกลไกอื่นๆ ทำให้เกิดรูปแบบการพาความร้อนแบบหมุนวนภายในภาชนะที่สั่น เราพบว่าการเคลื่อนที่แบบพาความร้อนจะกลายเป็นกลไกหลักสำหรับการแยกขนาดทันที" ^{[ 7 ]} )
• คำอธิบายเดียวกันนี้โดยไม่ต้องใช้แรงลอยตัวหรือจุดศูนย์กลางมวล: เมื่ออนุภาคขนาดใหญ่เคลื่อนที่ขึ้น การเคลื่อนที่ของอนุภาคขนาดเล็กเข้าไปในช่องว่างด้านล่างจะขัดขวางไม่ให้อนุภาคขนาดใหญ่กลับลงไปอยู่ในตำแหน่งเดิม การเคลื่อนที่ซ้ำๆ ส่งผลให้มีอนุภาคขนาดเล็กจำนวนมากขึ้นแทรกตัวเข้าไปอยู่ใต้อนุภาคขนาดใหญ่ ความหนาแน่นที่มากขึ้นของอนุภาคขนาดใหญ่ไม่มีผลต่อกระบวนการนี้ ไม่จำเป็นต้องเขย่า กระบวนการใดๆ ที่ยกอนุภาคขึ้นแล้วปล่อยให้ตกลงมาก็จะให้ผลเช่นเดียวกัน กระบวนการยกอนุภาคขึ้นจะถ่ายโอนพลังงานศักย์เข้าสู่ระบบ ผลลัพธ์ของการที่อนุภาคทั้งหมดตกลงมาในลำดับที่แตกต่างกันอาจทำให้พลังงานศักย์เพิ่มขึ้น ซึ่งก็คือการยกจุดศูนย์กลางมวลขึ้น
• เมื่อเขย่า อนุภาคจะเคลื่อนที่ไปตาม กระแส การพาความร้อน ที่เกิดจากการสั่นสะเทือน อนุภาคแต่ละตัวจะเคลื่อนที่ขึ้นผ่านตรงกลาง ข้ามพื้นผิว และลงไปตามด้านข้าง หากมีอนุภาคขนาดใหญ่ อนุภาคนั้นจะถูกพัดขึ้นไปด้านบนด้วยกระแสการพาความร้อน เมื่ออยู่ด้านบนแล้ว อนุภาคขนาดใหญ่จะคงอยู่ที่นั่นเพราะกระแสการพาความร้อนแคบเกินกว่าจะพัดมันลงไปตามผนังได้
• การกระจายขนาดรูพรุนของการบรรจุแบบสุ่มของทรงกลมแข็งที่มีขนาดต่างๆ กัน ทำให้ทรงกลมขนาดเล็กมีโอกาสเคลื่อนที่ลงด้านล่างด้วยแรงโน้มถ่วงมากกว่าทรงกลมขนาดใหญ่^{[ 8 ]}

ปรากฏการณ์นี้เกี่ยวข้องกับความขัดแย้งของ Parrondoเนื่องจากถั่วบราซิลเคลื่อนตัวขึ้นไปอยู่ด้านบนของถั่วผสมโดยสวนทางกับแรงโน้มถ่วงเมื่อถูกเขย่าแบบสุ่ม^{[ 9 ]}

การพาความร้อนแบบเม็ดได้รับการตรวจสอบโดยใช้การถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (MRI) ^{[ 10 ]}ซึ่งสามารถมองเห็น ม้วนการพาความร้อนที่คล้ายกับในของเหลว ( เซลล์ Bénard ) ได้

การศึกษาอื่นๆ ได้ใช้ การสแกน CTแบบไทม์แลปส์ของเหลวที่มีดัชนีหักเหตรงกันและการติดตามการปล่อยโพซิตรอน^{[ 4 ]} ในส่วนของเทคโนโลยีระดับล่าง นักวิจัยยังได้ใช้กล่องพลาสติกใสบางๆ เพื่อให้สามารถมองเห็นการเคลื่อนที่ของวัตถุบางอย่างได้โดยตรง^{[ 4 ]}

ผลกระทบนี้ได้รับการสังเกตแม้กระทั่งในอนุภาคขนาดเล็กมากที่ขับเคลื่อนด้วยการเคลื่อนที่แบบบราวน์ เท่านั้น โดยไม่มีการป้อนพลังงานภายนอก^{[ 11 ]}

ผลกระทบนี้เป็นที่น่าสนใจสำหรับการผลิตอาหารและการดำเนินงานที่คล้ายคลึงกัน^{[ 4 ]}เมื่อได้ส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันของวัสดุเม็ดแล้ว โดยทั่วไปแล้วไม่เป็นที่พึงประสงค์ที่อนุภาคประเภทต่างๆ จะแยกตัวออกจากกัน ปัจจัยหลายประการกำหนดความรุนแรงของผลกระทบแบบถั่วบราซิล รวมถึงขนาดและความหนาแน่นของอนุภาคความดัน ของ ก๊าซใดๆระหว่างอนุภาค และรูปร่างของภาชนะ กล่องสี่เหลี่ยมผืนผ้า (เช่น กล่องซีเรียลอาหารเช้า ) หรือทรงกระบอก (เช่น กระป๋องถั่ว) ทำงานได้ดีในการส่งเสริมผลกระทบนี้ ในขณะที่ภาชนะที่มีผนังเอียงออกด้านนอก (เช่น ในรูปทรงกรวยหรือทรงกลม) จะส่งผลให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า ผลกระทบ แบบถั่วบราซิลกลับด้าน^{[ 12 ]}

ในทางดาราศาสตร์เป็นเรื่องปกติในดาวเคราะห์ น้อยที่มีความหนาแน่นต่ำหรือ กองเศษหิน เช่น ดาวเคราะห์น้อย25143 Itokawa ^{[ 13 ]}และ101955 Bennu ^{[ 14 ]}

ในทางธรณีวิทยาปรากฏการณ์นี้พบได้ทั่วไปในพื้นที่ที่เคยมีธารน้ำแข็ง เช่นนิวอิงแลนด์และพื้นที่ในภูมิภาคที่มี ดิน เยือกแข็งถาวรซึ่งภูมิประเทศถูกปั้นเป็นเนินดินโดยการยกตัวของน้ำแข็ง — หินใหม่ๆ ปรากฏขึ้นในทุ่งนาทุกปีจากใต้ดินที่ลึกกว่าฮอเรซ กรีลีย์กล่าวว่า "การเก็บหินเป็นงานที่ไม่มีวันสิ้นสุดในฟาร์มแห่งหนึ่งในนิวอิงแลนด์ เก็บให้ใกล้ที่สุดเท่าที่จะทำได้ การไถนาครั้งต่อไปก็จะพบก้อนหินและกรวดใหม่ๆ ผุดขึ้นมา ตั้งแต่ขนาดเท่าลูกฮิคกอรี่ไปจนถึงขนาดเท่ากาต้มน้ำ" ^{[ 15 ]}เบาะแสเกี่ยวกับสาเหตุปรากฏในคำอธิบายเพิ่มเติมของเขาที่ว่า "งานนี้ส่วนใหญ่จะทำในเดือนมีนาคมหรือเมษายน เมื่อพื้นดินอิ่มตัวด้วยน้ำเย็นจัด" น้ำใต้ดินจะแข็งตัว ยกอนุภาคทั้งหมดที่อยู่เหนือมันขึ้น เมื่อน้ำเริ่มละลาย อนุภาคขนาดเล็กกว่าสามารถตกตะกอนลงในช่องว่างที่เปิดอยู่ ในขณะที่อนุภาคขนาดใหญ่กว่ายังคงถูกยกขึ้น เมื่อน้ำแข็งไม่สามารถรองรับหินขนาดใหญ่ได้อีกต่อไป พวกมันก็จะได้รับการรองรับอย่างน้อยบางส่วนจากอนุภาคขนาดเล็กกว่าที่เลื่อนลงไปด้านล่าง การเกิดวัฏจักรการแช่แข็งและละลายซ้ำๆ ในปีเดียวจะเร่งกระบวนการดังกล่าวให้เร็วขึ้น

ปรากฏการณ์นี้เป็นหนึ่งในสาเหตุของการไล่ระดับแบบผกผันซึ่งสามารถสังเกตได้ในหลายสถานการณ์ รวมถึงการเกิดการเหลวตัวของดินระหว่างแผ่นดินไหวหรือโคลนถล่มการเหลวตัวเป็นปรากฏการณ์ทั่วไปที่ส่วนผสมของของเหลวและวัสดุที่เป็นเม็ดซึ่งได้รับแรงสั่นสะเทือนในที่สุดนำไปสู่รูปแบบการไหลเวียนที่คล้ายกับการพาความร้อนของของเหลวและการพาความร้อนของเม็ด ในความเป็นจริง การเหลวตัวคือการพาความร้อนของของเหลวและเม็ดที่มีรูปแบบการไหลเวียนซึ่งรู้จักกันในชื่อทรายเดือดหรือภูเขาไฟทรายในการศึกษาการเหลวตัวของดิน^{[ 16 ]}การพาความร้อนของเม็ดยังแสดงให้เห็นได้จากการไหลของเศษซากซึ่งเป็นดินถล่มที่เหลวตัวเคลื่อนที่เร็วของเศษซากที่ไม่แข็งตัวและอิ่มตัวซึ่งดูเหมือนคอนกรีตที่ไหล การไหลเหล่านี้สามารถพัดพาวัสดุที่มีขนาดตั้งแต่ดินเหนียวไปจนถึงก้อนหิน รวมถึงเศษซากไม้ เช่น ท่อนซุงและตอไม้ การไหลสามารถเกิดขึ้นได้จากฝนตกหนัก การละลายของธารน้ำแข็ง หรือการรวมกันของทั้งสองอย่าง

• เอฟเฟกต์เชียร์ริโอส์
• ปรากฏการณ์ป๊อปคอร์นบนหน้าจอสั่นความถี่สูง

• ลูกปัดในกล่องบน YouTube
• ผลกระทบของถั่วบราซิลต่อPhysicsWeb
• Yan, X.; Q. Shi; M. Hou; K. Lu; CK Chan (2003-07-03). "ผลกระทบของอากาศต่อการแยกตัวของอนุภาคในชั้นเม็ดที่เขย่า". Physical Review Letters . 91 (1) 014302. Bibcode : 2003PhRvL..91a4302Y . doi : 10.1103/PhysRevLett.91.014302 . PMID  12906541 .
• "ทำไมบราซิลถึงมักจะคว้าชัยชนะเสมอ"บีบีซี นิวส์ 15 พฤศจิกายน 2001
• "ทำไมการเขย่ากระป๋องกาแฟจึงทำให้เมล็ดกาแฟขนาดใหญ่ลอยขึ้นมาอยู่ด้านบน?" ( Scientific American , 9 พฤษภาคม 2548)
• " เกี่ยวกับถุงลมนิรภัย อุปกรณ์ช่วยหายใจ และความปลอดภัยจากหิมะถล่ม" หนังสือพิมพ์โทรอนโตสตาร์ 13 มกราคม 2551
• โบว์ลีย์, โรเจอร์ (2009). "Γ – อัตราส่วนของความเร่งต่อแรงโน้มถ่วง (และปรากฏการณ์ของถั่วบราซิล)" . หกสิบสัญลักษณ์ . เบรดี้ ฮารานสำหรับมหาวิทยาลัยนอตติงแฮม .