Un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de Massachusetts Amherst ha encontrado recientemente una excepci\u00f3n a la ley de 200 a\u00f1os de antig\u00fcedad, conocida como Ley de Fourier, que rige c\u00f3mo se difunde el calor a trav\u00e9s de materiales s\u00f3lidos. Aunque los cient\u00edficos han demostrado anteriormente que existen excepciones a la ley en la nanoescala, la investigaci\u00f3n, publicada en Proceedings of the National Academy of Sciences, es la primera en mostrar que la ley no siempre se cumple en la escala macro, y que la radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica pura tambi\u00e9n act\u00faa en algunos materiales comunes como los pl\u00e1sticos y los vidrios.<\/p>\n\n\n\n
“Esta investigaci\u00f3n comenz\u00f3 con una pregunta simple”, dice Steve Granick, profesor Robert K. Barrett de ciencia e ingenier\u00eda de pol\u00edmeros en la UMass Amherst y autor principal del art\u00edculo. “\u00bfQu\u00e9 pasar\u00eda si el calor pudiera transmitirse por otra v\u00eda, no s\u00f3lo la que la gente hab\u00eda supuesto?”<\/p>\n\n\n\n
El calor radiante es el calor que sentimos del sol. Sus ondas electromagn\u00e9ticas calientan nuestra piel cuando brilla el sol. La difusi\u00f3n, por otro lado, es la forma en que tu taza de t\u00e9 calentar\u00e1 tu mano despu\u00e9s de que te hayas servido una taza nueva. Durante 200 a\u00f1os, los cient\u00edficos han cre\u00eddo que la difusi\u00f3n explica c\u00f3mo viaja el calor a trav\u00e9s de los s\u00f3lidos. “Pero a veces”, dice Granick, “la creatividad requiere que dejes el libro de texto a un lado por un momento”.<\/p>\n\n\n\n
Granick, Shankar Ghosh del Instituto Tata de Investigaci\u00f3n Fundamental y el autor principal Kaikai Zheng, investigador principal de la UMass Amherst, supusieron que se podr\u00eda encontrar una excepci\u00f3n a la Ley de Fourier en los pol\u00edmeros transl\u00facidos y los vidrios inorg\u00e1nicos. El calor se difunde a trav\u00e9s de ambos materiales, pero el equipo plante\u00f3 la hip\u00f3tesis de que su translucidez tambi\u00e9n podr\u00eda permitir que la energ\u00eda se irradie a trav\u00e9s de los materiales.<\/p>\n\n\n\n
Para probar la hip\u00f3tesis, colocaron muestras de los materiales en una c\u00e1mara de vac\u00edo, lo que eliminar\u00eda el aire responsable de la distribuci\u00f3n convectiva del calor. Luego crearon un pulso de calor en una muestra usando un l\u00e1ser para calentar un \u00e1rea peque\u00f1a y, en la otra muestra, calentaron un lado mientras manten\u00edan el otro lado fr\u00edo.<\/p>\n\n\n\n
Luego utilizaron una c\u00e1mara infrarroja especial para observar c\u00f3mo el calor se propagaba a trav\u00e9s de sus muestras. Al repetir el experimento muchas veces, siguieron encontrando anomal\u00edas que la Ley de Fourier no pod\u00eda explicar por completo.<\/p>\n\n\n\n
“Nadie hab\u00eda probado esto antes”, afirma Zheng. “Est\u00e1 sucediendo algo inesperado dentro de los pol\u00edmeros transl\u00facidos”.<\/p>\n\n\n\n
Resulta que los materiales transl\u00facidos permiten que la energ\u00eda irradie internamente, interactuando con peque\u00f1as imperfecciones estructurales, que luego se convierten en fuentes secundarias de calor. Estas fuentes de calor secundarias contin\u00faan irradiando calor a trav\u00e9s del material.<\/p>\n\n\n\n
“No es que la Ley de Fourier sea incorrecta”, se apresura a enfatizar Granick, “s\u00f3lo que no explica todo lo que vemos cuando se trata de la transmisi\u00f3n de calor. Investigaciones fundamentales como la nuestra nos brindan una comprensi\u00f3n ampliada de c\u00f3mo funciona el calor, lo que ofrecer a los ingenieros nuevas estrategias para dise\u00f1ar circuitos de calor”.<\/p>\n\n\n\n