Material butiran
(sisi gambar sebelah), meskipun pada awalnya diisikan hanya pada salah satu ruang. Akan tetapi apabila frekunsi diturunkan, terdapat suatu frekuensi kritis, yaitu di bawah 30 Hz, dimana terjadi kerusakan simetri sehingga butiran-butiran akan lebih memilih untuk mengelompok di salah satu ruang (sisi).
Hal ini bertentangan dengan hukum kedua termodinamika, yang dalam hal ini dapat dinyatakan bahwa "apabila dua buah sistem yang memiliki perbedaan temperatur dikontakkan, niscaya apabila waktu yang dibutuhkan cukup, kedua sistem akan berada pada kesetimbangan termal (memiliki temperatur yang sama)". Dalam kasus ini seharusnya kedua ruangan tetap memiliki jumlah butiran yang sama, apabila butiran-butirannya masih dapat bergerak (temperatur tidak nol).
Segregasi atau pemisahan merupakan salah satu fenomena material butiran yang dapat amat dimanfaatkan oleh industri. Akan tetapi fenomena ini harus pula diperhatikan efesiensi pemanfaatannya apabila dibandingkan dengan teknologi yang telah ada, yaitu proses penyaringan dan pemisahan secara gaya berat (ban berjalan dan putaran sentrifugal).
Dalam material butiran terdapat berbagai macam segregasi yang dapat dibedakan dari domain yang terbentuk, yaitu antara lain vertikal (contohnya adalah EKB dan KEKB), horisontal (dalam wadah dengan penyekat), dan radial (dalam drum yang diputar).
Dengan menggunakan wadah yang diberi penyekat suatu fenomena osilasi campuran dua buah material butiran telah ditunjukkan melalui simulasi dinamika molekular dan model persamaan diferensial biasa, seperti telah dilakukan oleh R. Lambiotte, J.M. Salazar dan L.Brenig (Physics Letters A 343 (2005) 224-230).
Dalam gambar berikut terlihat bahwa sebelum butiran yang lebih besar berpindah, terjadi dulu efek kacang Brasil, yang menyebabkan butiran besar berada di atas (sedangkan butiran kecil di bawah) dan dapat berpindah, yang kemudian disusul oleh butiran kecil. Pada gambar bagian keempat terlihat bahwa diperlukan suatu saat agar keadaan kebalikan
efek kacang Brasil menjadi keadaan efek kacang Brasil sehingga butiran besar berada di atas kembali, untuk mempersilakan butiran besar pindah ke ruang lainnya. Dan kejadian seperti dalam gambar bagian pertama terulang kembali dalam sisi yang berlawanan, dan berlangsunglah osilasi. Hasil tersebut diperoleh oleh S. Viridi, M. Schmick dan M. Markus
melalui eksperimen yang berlawanan dengan hasil yang diperoleh sebelumnya melalui simulasi dinamika molekular oleh Lambiotter et al..
Banyak model dan pendekatan-pendekatan yang dilakukan, baik secara empiris, teoretis ataupun melalui simulasi, akan tetapi hal tersebut belum dapat menjelaskan sifat-sifat material butiran secara lengkap. Masing-masing rumusan hanya dapat untuk sementara waktu berguna bagi fenomena-fenomena yang khusus.
Fisika statistik dan termodinamika merupakan salah satu cara untuk memahami material butiran. Dengan menggunakan konsep gas ideal, beberapa permasalahan material butiran dalam ruang tertutup dengan jumlah partikel yang cukup banyak dapat dihampiri, akan tetapi tidak apabila terjadi perubahan fase yang menyebabkan tidak lagi berlakunya rumusan tersebut.
Salah satu hal yang sulit dicapai oleh termodinamika adalah terdapat perbedaan mengenai konsep temperatur dalam definsi umum dan temperatur dalam material butiran. Dalam bahan pada umumnya definisi temperatur berawal dari energi kinetik rata-rata partikel penyusun bahan (atom atau elektron), dalam material butiran, apabila digunakan definisi yang sama, akan langsung menyalahi Hukum Termodinamika,
dimana temperatur 0°K hanya bisa dicapai oleh proses limit tak berhingga. Sedangkan pada material butiran, dalam fase padat, langsung diperoleh temperatur yang nol. Berbagai konsep temperatur telah dikembangkan agar Termodinamika dapat digunakan untuk membahas material butiran.
Untuk material butiran yang mengalir, pendekatan fisika fluida dengan persamaan kontinuitas dapat digunakan, akan tetapi pun berlaku hal yang sama, pendekatan ini memiliki batas-batas tertentu.
Pada bagian ini akan disampaikan perumusan yang telah dilakukan oleh H. J. Herrmann untuk mengadakan konsep termodinamika dalam material butiran. Dalam termodinamika dikenal banyak variabel, seperti halnya energi dalam U, kalor Q, kerja W, entropi S, entalpi H, energi bebas Gibbs G, energi bebas Helmholtz F, volum V, tekanan P, dan kapasitas panas C V displaystyle
C_V. Variabel-variabel ini adakalanya saling terkait dan kadang saling bebas, bergantung dari sistem yang ditinjau. Umumnya dapat dibentuk U, F, H dan G sebagai fungsi dari T, S, V dan P yang dapat menghasilkan kumpulan persamaan yang dikenal sebagai Hubungan Maxwell.
Jadi dalam material butiran untuk model ini, terdapat dua buah entropi S seperti intepretasi dalam termodinamika dan C yang berkaitan dengan kontak antar butiran. Selain itu juga terdapat dua buah besaran yang berlaku sebagai temperatur, yaitu P  displaystyle P_phi  yang bersifat mikroskopis dan T g displaystyle T_g yang bersifat makroskopis.
Baru-baru ini ditemukan bahwa material butiran pun dapat menunjukkan efek leidenfrost, dimana fase padat dari butiran dapat menunggangi fase gas. Pada efek leidenfrost sebenarnya, fase cair menunggangi fase gas, Eshuis dkk. dari Universitas Twente, Belanda, menjelaskan dengan model dan percobaan bahwa efek ini membutuhkan nilai (af) tertentuk agar dapat
terjadi, dimana a adalah amplitudo getaran wadah dan f adalah frekuensi getarannya.
Yang dimaksud dengan material butiran 1D (satu dimensi) adalah suatu model eksperimen, simulasi ataupun teori yang dikembangkan dengan membatasi derajat kebebasan butiran sehingga hanya bisa bergerak translasi ke satu arah. Dua buah contohnya adalah mainan ayunan Newton (Newton's cradle) dan untaian manik-manik.
Pada mainan pendulum Newton (gambar sebelah), umumnya sebagai alat demo, digunakan bola-bola ukuran dan massa jenis yang sama, sehingga dapat ditunjukkan bahwa hukum kekekalan momentum linier berlaku di sini. Akan tetapi pada pengamatan lebih lanjut dapat dilakukan modifikasi untuk ukuran dan massa jenis yang berbeda seperti yang dilakukan oleh Lovett et. al. (Eur.
J. Phys. 9 323-328 (1988)) dan bahkan dapat diperluas sampai membentuk kisi-kisi, seperti yang dilakukan oleh Bond et. al,
Sedangkan untaian manik-manik (gambar sebelah) telah digunakan oleh Hayakawa et. al (arXiv:cond-mat/9703075) dan Blanchard et. al. (arXiv:cond-mat/9901113) di bawah supervisi Hong, untuk menunjukkan bahwa profil kerapatan (density profile)  terhadap pusat massa z memenuhi salah satu fungsi distribusi yang terkenal, yaitu fungsi distribusi Fermi Dirac.
Logam butiran umumnya tersusun seperti roti lapis (sandwich), yaitu dua buah lempeng bahan tak-menghantar (isolator) yang di tengah-tengahnya disisipkan butiran-butiran logam. Kadang kala suatu logam butiran dapat dianggap seakan-akan sebagai larik (array) dari titik kuantum (quantum dot), yang dari sisi teori dan eksperimen mempunyai kekhususan menarik secara fisika.
Dalam logam butiran, bukan lagi sifat material butiran yang dinamis (fase, temperatur/energi kinetik, distribusi/posisi) yang diperhatikan, melainkan sifat-sifat listrik dan kekuatannya mekaniknya (kelenturan, kegetasan).
Transclusion error: En is only for use in File namespace. Use lang-en or en icon instead. Transclusion error: En is only for use in File namespace. Use lang-en or en icon instead. A. P. J. Breu, H.-M. Ensner, C. A. Kruelle, and I. Rehberg, "Reversing the Brazil-Nut Effect: Competition between Percolation and Condensation", Transclusion error: En is only for use in File namespace. Use lang-en or en icon instead. Daniel C. Hong, Paul V. Quinn, and Stefan Luding, "Reverse Brazil Nut Problem: Competition between Percolation