Investigadores descubren una sorprendente excepción a una ley física de 200 años de antigüedad
Científicos descubrieron una excepción a la ley de Fourier que rige la difusión del calor a través de materiales sólidos. El hallazgo demuestra que la ley no siempre se cumple a macroescala. Según los investigadores, la ley no es errónea, y solo no explica todo lo que vemos en cuanto a transmisión de calor
Un equipo de investigadores, dirigido por la Universidad de Massachusetts Amherst, descubrió una excepción a la ley de Fourier que rige la difusión del calor a través de materiales sólidos.
La investigación, publicada en Proceedings of the National Academy of Sciences, es la primera que demuestra que la ley no siempre se cumple a macroescala, y que la radiación electromagnética pura también actúa en materiales comunes como plásticos y vidrios no orgánicos.
El calor se difunde a través de ambos materiales, pero Steve Granick y Shankar Ghosh, del Instituto Tata de Investigación Fundamental, y el autor principal, Kaikai Zheng, investigador principal de UMass Amherst plantearon la hipótesis de que a través de estos materiales también se podría irradiar la energía gracias a su translucidez.
Para comprobar la hipótesis, situaron muestras de los materiales en una cámara de vacío, lo que eliminaría el aire responsable de la distribución convectiva del calor. Luego, crearon un pulso de calor en una muestra utilizando un láser para calentar una pequeña zona y, en la otra muestra, calentaron un lado mientras mantenían frío el otro.
A continuación, utilizaron una cámara de infrarrojos para observar cómo el calor se propagaba por las muestras. Encontraron anomalías que la Ley de Fourier no podía explicar del todo.
Resulta que los materiales translúcidos permiten que la energía se irradie internamente, interactuando con pequeñas imperfecciones estructurales, que luego se convierten en fuentes de calor secundarias. Estas fuentes de calor secundarias siguen irradiando calor a través del material.
"No es que la ley de Fourier sea errónea, sino que no explica todo lo que vemos en cuanto a transmisión de calor. Investigaciones fundamentales como la nuestra nos permiten comprender mejor el funcionamiento del calor, lo que ofrecerá a los ingenieros nuevas estrategias para diseñar circuitos térmicos", subrayó Granick.
