Isı transferi bilinen en eski fizik Kanunu olarak bilinir. İlk olarak Netwon tarafından resmileştirilen ve daha sonra Jean-Baptiste Joseph Fourier tarafından genelleştirilen aynı isimli Fourier yasası, ısının katı bir nesnede nasıl yayıldığını açıklamada yüzyıllardır eşsiz olmuştur. Ancak araştırmacılar artık yasaların kesinlikle eksik olduğunu keşfettiler.
Fizik Kanunu açıklaması
Çoğu durumda hukuk terimi, doğa bilimlerinin tüm alanlarında (fizik, kimya, astronomi, yer bilimleri, biyoloji) farklı şekillerde (yaklaşık, kesin, geniş veya dar anlamda) kullanılmaktadır. Kanunlar verilerden geliştirilir ve matematik kullanılarak daha da geliştirilebilir; her durumda doğrudan veya dolaylı olarak ampirik verilere dayanmaktadırlar. Açıkça doğrulamasalar da, genellikle gerçeklik için temel olan neden-sonuç ilişkilerini örtülü olarak yansıttıkları ve icat edilmek yerine keşfedildikleri varsayılır. Bilimsel yasalar, genellikle belirli bir uygulama alanı dahilinde deney veya gözlemlerin sonuçlarını genelleştirir.
Fourier yasasının nano ölçekte tüm ısı transferini açıklamadığı keşfedildi. Ancak kanun makro düzeyde işleyen bir genelleme olarak görülebilir. Ancak araştırmacılar bu istisnaların daha büyük bir şeyin başına gelip gelmeyeceğini merak ediyordu ve bunların doğru koşullar altında gerçekleştiği ortaya çıktı.
Massachusetts Amherst Üniversitesi’nden Robert C. Barrett Polimer Bilimi ve Mühendisliği Profesörü ve makalenin kıdemli yazarı Steve Granik, yaptığı açıklamada “Bu araştırma basit bir soruyla başladı” dedi. “Ya ısı insanların varsaydığından farklı bir şekilde aktarılabilseydi?”
Basit fikirleri, ısının bir katıda iletim yoluyla aktarılabileceği, ancak katının şeffaf olması durumunda radyasyon yoluyla da aktarılabileceğiydi. Bazı fizik kanunu yarı saydam polimerler ve inorganik camlar üzerinde test ettiler.
Hava transferinin rol oynamaması için bu malzemeleri vakum içerisine yerleştirdiler, bu malzemelerin bir tarafını lazerle ısıttılar ve termal görüntüleme kameraları kullanarak ısının yayılımını ölçtüler. Fourier yasası tek başına ekibin gözlemlediklerini açıklayamıyordu.
Massachusetts Amherst Üniversitesi’nden başyazar Kaikai Zheng, “Bunu daha önce kimse denemedi” diye ekledi. “Yarı saydam polimerlerde beklenmedik bir şey olur.” Granik hemen şunu belirtti: “Fourier yasası yanlış değil, sadece ısı transferinde gördüğümüz her şeyi açıklamıyor.” termal döngü tasarım stratejileri.”
Ekip, yarı saydam malzemelerin enerjinin içeriye doğru yayılmasına izin verdiğine inanıyor. Ve bu radyasyon malzemedeki kusurları ısıtır ve bunlar da malzeme boyunca yayılan ikincil ısı kaynakları haline gelir. Bu nedenle opak malzemeler Fourier kanunundan bu kadar sapma göstermezler.
Bu yazı Proceedings of the National Academy of Sciences adresinden derlenmiştir.