Un fenómeno desconocido de la física incrementa la transferencia de calor

Una investigación reciente, usando mediciones del todo fiables, ha confirmado que se transfiere más calor entre objetos separados por tan solo unos pocos nanómetros de lo que se podría esperar de acuerdo con conceptos de la física hasta ahora tenidos por ciertos. El calor extra es unas cien veces mayor.

El estudio lo ha llevado a cabo un equipo integrado, entre otros, por Fridolin Geesmann, Achim Kittel y Svend-Age Biehs, los tres de la Universidad de Oldemburgo en Alemania.

En los experimentos de este estudio, se ha comprobado que, a distancias inferiores a 10 nanómetros (un nanómetro equivale a una milmillonésima de metro), los valores de transferencia de calor desde una sonda de medición caliente a una superficie de muestra fría son aproximadamente cien veces mayores que lo indicado por las predicciones teóricas. Estas nuevas mediciones confirman los resultados de experimentos preliminares realizados en la Universidad de Oldemburgo en 2017, que revelaron que los valores de calor radiativo a distancias inferiores a diez nanómetros son significativamente mayores que lo indicado por las predicciones teóricas. La causa de este fenómeno se desconoce.

Las leyes de la radiación formuladas por los físicos Max Planck y Gustav Kirchhoff describen la transferencia de calor entre dos objetos mediante radiación térmica. Las fórmulas fundamentales de Planck permiten calcular la cantidad máxima de energía que un cuerpo puede irradiar en forma de calor. Se sabe desde hace tiempo que este límite no se aplica a distancias inferiores a diez micrómetros. A tales distancias, el flujo de calor de un cuerpo a otro puede superar el valor predicho por la ley de Planck en un factor de mil. Este fenómeno se conoce y comprende bien, tanto experimental como teóricamente.

Sin embargo, en 2017, un equipo liderado por Kittel y Biehs halló evidencias de que, a distancias aún menores (inferiores a diez nanómetros), los valores de transferencia de calor aumentan drásticamente. No obstante, en aquel momento el equipo no pudo descartar por completo la posibilidad de que los valores obtenidos se debieran tan solo a impurezas o a errores de medición.

Parte del equipamiento empleado en la investigación. (Foto: University of Oldenburg / Matthias Knust)

En el nuevo estudio, aquella limitación ha desaparecido y las mediciones son inequívocas, confirmándose plenamente este incremento espectacular y de origen por ahora desconocido.

El estudio se titula “Transition from near-field to extreme near-field radiative heat transfer”. Y se ha publicado en la revista académica Physical Review Letters. (Fuente: NCYT de Amazings)