Naukowcy byli w błędzie? Po 200 latach znaleźli odstępstwo od prawa fizyki
Badacze z University of Massachusetts w Amherst odkryli zaskakujący wyjątek od tzw. prawa Fouriera. Planują dalsze eksperymenty, po których może okazać się, że trzeba będzie na nowo pisać podręczniki naukowe.
Badanie laboratoryjne, zdjęcie ilustracyjne
Prawo Fouriera zostało sformułowane w 1822 r. Ściśle wiąże się z pracami Jeana Fouriera, francuskiego fizyka i matematyka. Opisuje, w jaki sposób ciepło jest przenoszone lub przewodzone przez materiały stałe. Chociaż wydawało się, że założenia z nim związane są kompletne, najnowsze badania rzucają na wszystko nowe światło.
Prawo Fouriera nie wyjaśnia wszystkiego
Według prawa Fouriera ciepło rozprasza się z cieplejszego do zimniejszego końca obiektu z szybkością proporcjonalną do tej różnicy temperatur i obszaru, przez który przepływa.
Naukowcy już wcześniej ustalili, że istnieją pewne wyjątki od tej reguły w nanoskali. Badacze z University of Massachusetts w Amherst twierdzą natomiast, że nie zawsze sprawdza się ona również w skali makro. Chociażby w takich materiałach jak półprzezroczyste polimery i szkła nieorganiczne.
"Nie chodzi o to, że prawo Fouriera jest błędne. Po prostu nie wyjaśnia wszystkiego, co widzimy, jeśli chodzi o przenoszenie ciepła" - tłumaczą w swoim artykule opublikowanym na łamach PNAS.
Dalsza część artykułu pod materiałem wideo
Co ustalili naukowcy?
Wskazane materiały przepuszczają pewne długości fal światła. To nie jest całkowicie pochłaniane jak w przypadku materiałów nieprzezroczystych, ale rozprasza się odbijając się od zanieczyszczeń w strukturze danego materiału. Badacze z University of Massachusetts w Amherst postawili hipotezę, że oprócz rozpraszania ciepła przez te materiały możliwy jest również przepływ energii cieplnej w postaci promieniowania.
"Badania rozpoczęły się od prostego pytania. Co by było, gdyby ciepło mogło być przenoszone przez ciała stałe inną drogą, nie tylko tą, którą do tej pory zakładali ludzie?" - piszą badacze.
Eksperymenty pozwoliły ustalić, że półprzezroczyste materiały wypromieniowują ciepło wewnętrznie (niedoskonałości strukturalne działają jak pochłaniacze i źródła ciepła), umożliwiając rozchodzenie się go z punktu do punktu, a nie powolne rozpraszanie. Uważają, że ich ustalenia mogą pomóc inżynierom w zaprojektowaniu nowych strategii zarządzania ciepłem w materiałach półprzezroczystych.
"Nikt wcześniej tego nie próbował. W półprzezroczystych polimerach dzieje się coś nieoczekiwanego" - podsumowują naukowcy.
