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[涨姿势] 200 年历史的物理定律可能有一些重大例外

作者：精品下载站 日期：2024-12-13 16:31:56 浏览：13 分类：涨姿势

200 年历史的物理定律可能有一些重大例外

透明物体中的传热行为可能有所不同。

[涨姿势] 200 年历史的物理定律可能有一些重大例外

透明和半透明材料的传热方式可能与其他固体不同。

图片来源：Cg_loser/shutterstock.com

传热是已知最古老的物理定律之一。首先由 Netwon 形式化，然后由 Jean-Baptiste Joseph Fourier 推广，同名的傅里叶定律几个世纪以来在解释热量如何通过固体扩散方面一直是无与伦比的。然而，研究人员现在发现，这些法律绝对不完整。

人们已经确定，在纳米尺度上，傅里叶定律并不能解释所有的热传递。但尽管如此，该定律仍可被视为适用于宏观尺度的概括。然而研究人员很好奇这些例外是否也会发生在一些大的事情上——事实证明它们在适当的条件下会发生。

“这项研究始于一个简单的问题，”马萨诸塞大学阿默斯特分校高分子科学与工程教授、该论文的资深作者史蒂夫·格兰尼克（Steve Granick）在一份声明中说。 “如果热量可以通过另一种途径传播，而不仅仅是人们假设的途径呢？ ”

他们的简单想法是，热量可以通过固体中的传导传递，但如果该固体是透明的，它也可以通过辐射传递。他们在半透明聚合物和无机玻璃中对此进行了测试。

他们将这些材料放置在真空中，这样空气传递就不起作用，他们用激光加热这些材料的一侧，并用热像仪测量热量的扩散。仅靠傅里叶定律无法解释团队所观察到的现象。

“以前没有人尝试过这一点，”同样来自麻省大学阿默斯特分校的第一作者郑凯凯补充道。 “半透明聚合物中发生了一些意想不到的事情。 ”

“并不是说傅里叶定律是错误的，”格拉尼克很快强调，“只是它不能解释我们在热传递方面看到的一切。像我们这样的基础研究使我们对热的工作原理有了更深入的了解，这将为工程师提供设计热电路的新策略。 ”

该团队认为，半透明材料允许能量在内部辐射。这种辐射加热了材料中的缺陷，这些缺陷成为也通过材料辐射的二次热源。这就是为什么不透明材料不会表现出与傅立叶定律的偏差。

该论文发表在《美国国家科学院院刊》上。

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