Científicos descubren una excepción a una ley científica de 200 años



Un equipo de científicos ha descubierto una excepción a una ley científica que lleva en vigor más de 200 años que rige cómo se difunde el calor a través de materiales sólidos.

Esta ley responde al nombre de ley de Fourier que funciona de la siguiente manera: a medida que las moleculas vibran y los electrones se meven, el calor se funde desde el extremo más caliente al más frío a una velocidad que es proportional a la diferencia de temperatura y al área a través de la cual fluye el calor.

Now, 200 years later, this group of researchers led by the polymer physicist KaiKai Zheng from the University of Massachusetts has discovered that es un modelo que no funciona a escala nanométricatal y como apuntan desde Scientific alert.

Para ser exactos, han detectado que a nivel macroscópico, la ley de Fourier is decomposed y ya no predice cómo de rápido o lento se moverá el calor a través de un material solido.

El descubrimiento ha llegado gracias a que, siendo translúcidos, estos materiales dejan pasar algunas longitudes de onda de luz.

Esto ha llevado al equipo de Zheng a formarse la siguiente hypotesis: además del calor que se funde a través de estos materiales sólidos, su translucidez también podría permitir que la energía térmica viaje a través de los materiales en forma de radicación thermal.

“This research started with a simple question,” explained Steve Granick, a material scientist at the University of Massachusetts. “¿Qué pasa si el calor pudiera transmitirse (a través de sólidos) por otro camino, no solo el que la gente había asumido?”

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Para poner a prueba esta pregunta, los científicos pusieron materiales a prueba dentro de una cámara de vacio hecha a medida para eliminar la possibility de que el calor se disipara de los materiales a través del aire.

“Encontrar violaciones (en la ley de Fourier) a escalas macroscopicas sería surpandante, ya que esto iría más allá del pensamiento estándar de los libros de texto”, escriben los researchers en su article, reflexionando sobre su pensamiento antes de los experimentos.

Una vez en la camera, utilizaron 3 métodos para calentar los materiales y ver cómo se propagaba el calor: un sensor de temperatura colocado directamente en la superficie del material; midiendo el cambio de color de un recubrimiento sensible a la temperature pintado sobre la muestra; and an infrared camera.

“Los datos show que el calentamiento (occurrió) más rápido de lo que se puede attributir a la difusión”apuntan los inquisitors, “indicando que la radiación contributes significantly to flujo de calor durante los primeros tiempos después de un pulso de calor, aunque la contribution relative de la radiación diminuesi a medida que la difusión se vuelve dominante en momentos posteriores.”

“No es que la ley de Fourier esté equivocada”, explains Granick, “solo que no explica todo lo que vemos cuando se trata de la transmission de calor.”

El equipo suggests que los materiales translúcidos irradian calor internamente porque las imperfecciones estructurales actuaan como absorbedores y fuentes de calor, permitiendo que el calor se propague de un punto a otro en lugar de difundirse lentamente.

Added que sus findings podridán ayudar a los ingenieros a disejar nuevas estrategias para el manejo del calor en materiales translúcidosahora que su estudio proporcia una comprehension ampliada de cómo se propaga el calor en sólidos, approximamento 200 años después de que este phenomenó fuera descrito por primera vez en terminos matemáticos.

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