Теплопередача – один з найдавніших відомих законів фізики. Вперше формалізований Нетвоном, а потім узагальнений Жаном-Батистом Жозефом Фур’є, однойменний закон Фур’є протягом століть був неперевершеним для пояснення того, як тепло поширюється через твердий об’єкт. Однак зараз дослідники виявили, що ці закони, безумовно, не є повними.
Було встановлено, що на нанорівні закон Фур’є не пояснює всю передачу тепла. Але все ж таки закон можна розглядати як узагальнення, яке працює на макромасштабі. Проте дослідникам було цікаво подивитися, чи можуть ці винятки траплятися і в чомусь більшому – і виявилося, що за певних умов вони трапляються.
“Це дослідження почалося з простого запитання, – говорить Стів Гранік, професор полімерної науки та інженерії імені Роберта К. Баррета в Університеті штату Массачусетс в Амхерсті і старший автор статті, – що, якби тепло передавалося від одного джерела до іншого? “Що, якби тепло могло передаватися іншим шляхом, а не тільки тим, який люди припускали?”
Їхня проста ідея полягала в тому, що тепло може передаватися через провідність у твердому тілі, але якщо це тіло прозоре, воно також може передаватися випромінюванням. Вони перевірили це на напівпрозорих полімерах і неорганічному склі.
Вони помістили ці матеріали у вакуум, щоб передача повітря не відігравала ролі, і нагріли одну сторону цих матеріалів лазером і виміряли дифузію тепла за допомогою тепловізорів. Закон Фур’є сам по собі не міг би пояснити те, що команда змогла спостерігати.
“Ніхто не намагався зробити це раніше”, – додав провідний автор Кайкай Чжен, також з Массачусетського університету в Амхерсті. “У напівпрозорих полімерах відбувається щось несподіване”.
Команда вважає, що напівпрозорі матеріали дозволяють енергії випромінюватися всередину. І це випромінювання нагріває недосконалості матеріалу, які стають вторинними джерелами тепла, що також випромінюють крізь матеріал. Ось чому непрозорі матеріали не показують такого відхилення від закону Фур’є.
Джерело: NNews
