Cientistas conseguem transmitir calor no vácuo pela primeira vez

Por , em 6.02.2020

Se você usa uma garrafa térmica para manter o seu café quentinho, você deve saber que é o vácuo entre os dois recipientes que formam a garrafa que impede a perda de calor da bebida. Claro que o líquido não é totalmente cercado por vácuo, e acaba perdendo calor pelo gargalo da garrafa, ponto em que os dois recipientes se unem.

O vácuo é um ótimo isolante térmico porque o calor não consegue se propagar em um espaço vazio.

É por isso que o resultado de um estudo feito na Califórnia surpreendeu muita gente. Pesquisadores da Universidade da Califórnia em Berkeley conseguiram fazer com que o calor passasse de uma membrana para outra separada por alguns nanômetros em um ambiente com vácuo. 

Efeito Casimir

O estudo acaba de ser publicado na revista Nature, e mostra que o calor consegue saltar através de algumas centenas de nanômetros em um vácuo completo, graças ao Efeito Casimir. Este efeito é causado pelo fato do espaço vazio ter flutuações do vácuo, pares de partículas virtuais e antipartículas virtuais que se formam do vácuo e tornam a desaparecer nele.

Apesar dessa interação por enquanto ser significativa apenas em escalas minúsculas, ela pode ter consequências profundas no design de chips de computadores e outros componentes eletrônicos de nanoescala que dependem da dissipação do calor.

O calor normalmente é conduzido através da vibração dos átomos, moléculas ou fótons, mas no vácuo não há um meio físico que permita esta transmissão de energia. Este estudo mostrou que os fótons podem ser transferidos no vácuo por flutuações quânticas invisíveis, relata o pesquisador principal do trabalho, Xiang Zhang, professor de engenharia mecânica da Universidade.

Físicos teóricos já haviam especulado que o Efeito Casimir poderia ajudar vibrações moleculares viajarem através do espaço vazio, mas isso ainda não havia sido provado.

Como o experimento foi feito

No experimento, Zhang e sua equipe colocaram duas membranas de nitreto de silício revestidas de ouro a uma distância de algumas centenas de nanômetros dentro de uma câmara de vácuo.

Quando eles aqueceram uma das membranas, a outra se aqueceu também, apesar de não haver nenhuma matéria unindo-as. As membranas estavam a uma distância suficiente para excluir a transferência da energia pela radiação eletromagnética, que é a forma que a energia do sol esquenta a Terra.

“A descoberta de um novo mecanismo de transferência de calor abre oportunidades sem precedentes para o gerenciamento térmico na nanoescala, que é importante para a computação de alta velocidade e armazenamento de dados”, diz o pesquisador Hao-Kun Li ao portal Phys.org.

Segundo Zhang, uma vez que as vibrações moleculares também são a base dos sons que ouvimos, esta descoberta indica que os sons podem viajar no vácuo de forma similar. [Phys.org]

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2 comentários

  • Helio Martins:

    Poderiam ser essas partículas já nominadas e definidas pela física quântica ou são meios desconhecidos?
    As “… flutuações do vácuo, pares de partículas virtuais e antipartículas virtuais que se formam do vácuo e tornam a desaparecer nele.” São “bóson higgs” esses pares, férmins ou quais partículas são essas?

    • Cesar Grossmann:

      Boa pergunta, só sei que é uma partícula e uma anti-partícula, ou seja, matéria e anti-matéria. Talvez seja o caso de pegar um livro de física e estudar o assunto com sinceridade.

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