Cientistas encontram brecha em lei da física de 200 anos; entenda

dayllon Março 9, 2024 3 min read

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A Lei de Fourier é um dos principais conceitos da física termodinâmica. Criada há 200 anos pelo físico Jean Fourier, a norma descreve o processo de condução térmica de um corpo sólido para outro. Embora bem consolidada, cientistas já haviam mostrado exceções à lei na nanoescala – na qual estão os átomos e as moléculas. Agora, pesquisadores da Universidade de Massachusetts Amherst, nos Estados Unidos, revelam que o conceito não é sempre aplicável na macroescala.A descoberta, publicada em artigo na revista Proceedings of the National Academy of Sciences na última terça-feira (5), é a primeira a apresentar a ação da radiação eletromagnética pura em materiais comuns, como plásticos e vidros. As ondas eletromagnéticas são responsáveis por transportar energia. O calor que sentimos sob o sol, por exemplo, é explicado pela ação dessas ondas propagando-se no vácuo por meio do processo de radiação.Para a Física, quando se falava sobre a condução de calor por corpos sólidos, a difusão era a maneira utilizada para explicar a transferência de calor. A difusão acontece, por exemplo, quando a xícara aquece a mão logo após o chá quente ter sido despejado – e é justamente isso que a lei de Fourier prevê.

**Os pesquisadores usaram de uma câmera infravermelha para testar sua hipótese. As cores medem temperaturas** UMass Amherst

A equipe de pesquisadores supôs que existiria uma exceção a essa regra no caso de polímeros translúcidos, ou seja, nos plásticos, e vidros inorgânicos. Eles comprovaram que, de fato, o calor se difunde através de ambos os insumos. Contudo, questionaram se sua translucidez também poderia permitir que a energia irradiasse através deles – e acabaram revelando que, sim, os materiais translúcidos possibilitam o fluxo de energia internamente por conta de pequenas imperfeições estruturais, que até acabam virando fontes secundárias de calor.

“Não é que a Lei de Fourier esteja errada, apenas que ela não explica tudo o que vemos quando se trata de transmissão de calor”, explica Steve Granick, professor de Ciência e Engenharia de Polímeros na UMass Amherst e autor do artigo, em comunicado.

Para alcançar esse resultado, amostras dos dois materiais foram colocadas em uma câmara de vácuo, a fim de eliminar o ar para não ocorrer transferência de calor por convecção. Os pesquisadores então usaram um feixe de laser para aquecer uma pequena área, e, na outra amostra, aqueceram um lado enquanto mantinham o outro frio.

Eles utilizaram de uma câmera infravermelha para analisar a distribuição de calor das amostras. Anomalias que a Lei de Fourier não conseguia explicar totalmente foram observadas pelos cientistas conforme o experimento era repetido. “Pesquisas fundamentais como a nossa nos dão uma compreensão expandida de como o calor funciona, o que oferecerá aos engenheiros novas estratégias para projetar circuitos de calor”, diz Granick.