ZAP // Dall-E-2
Uma pesquisa concluiu que a lei de Fourier, referente à forma como o calor se difunde nos objetos sólidos, não é aplicável universalmente.
Um novo estudo publicado na PNAS desafia uma lei científica bicentenária – a lei de Fourier, que descreve como o calor é transferido através de materiais sólidos.
Tradicionalmente, esta lei sustenta que o calor se difunde de uma extremidade mais quente de um objeto para uma extremidade mais fria, numa taxa proporcional à diferença de temperatura e à área através da qual o calor flui.
Contudo, a pesquisa revela que, em escala nanométrica, este modelo de difusão falha, levantando questões sobre a aplicabilidade universal da lei de Fourier.
O estudo, conduzido por investigadores da Universidade do Massachusetts, nos EUA, investigou a possibilidade de existirem exceções a esta lei em escala macroscópica, particularmente em materiais translúcidos, como polímeros translúcidos e vidros inorgânicos.
Estes materiais, ao permitirem a passagem de algumas ondas de luz, apresentam um comportamento único no que toca à dispersão de calor, graças à sua capacidade de deixar a radiação térmica, sob a forma de ondas eletromagnéticas, principalmente radiação infravermelha, viajar através deles.
Para explorar esta hipótese, a equipa realizou experiências numa câmara de vácuo personalizada, onde tiras de materiais de teste foram aquecidas com pulsos de laser e a propagação de calor foi medida através de três métodos diferentes.
Surpreendentemente, os dados revelaram que o aquecimento ocorria mais rápido do que poderia ser atribuído somente à difusão, indicando que a radiação contribui significativamente para o fluxo de calor, especialmente nos momentos iniciais após um pulso de calor, relata o Science Alert.
“Esta investigação começou com uma simples questão”, explica Steve Granick, cientista de materiais na UMass e autor sénior do estudo. “E se o calor pudesse ser transmitido através de sólidos por outro caminho, não apenas aquele que as pessoas tinham assumido?”
Os resultados sugerem que os materiais translúcidos irradiam calor internamente devido a imperfeições estruturais que atuam como absorventes e fontes de calor, permitindo que o calor se propague de ponto a ponto em vez de se difundir lentamente.
Esta descoberta desafia o entendimento tradicional da transmissão de calor em sólidos e pode abrir caminho para novas estratégias de gestão térmica em materiais translúcidos.
A lei de Fourier não está errada, mas não explica completamente todos os fenómenos de transmissão de calor observados. Com esta pesquisa, a equipa espera expandir o entendimento de como o calor se propaga em sólidos.
A lei de Fourier leva a transmissão instantânea de energia, logo, é mais do que sabido, estamos “carecas” de saber, que ela não é a “descrição universal”. Os estudos sobre a radiação são interessantes, mas vendem com uma chamada ridícula, claro que a lei de Fourier tem problemas.
O calor transmite-se por 3 formas: Condução, Radiação e Convecção.
Nos sólidos opacos a condução é a forma principal.
Nos corpos transparentes a radiação é importante.
Nos fluidos, com variações de densidade consoante a temperatura, a convecção é importante.
Em 1969, no domínio da Física Complementar (preparatórios de Engenharia), estudei e executei experiências de condução de calor em corpos opacos, bons condutores de calor, para comprovar a Lei de Fourier. Nestas circunstancias a lei funciona bem.
Quando há outros tipos de transmissão de calor em jogo é de ter em conta que a lei de Fourier só responde pelo tipo condução de calor.