Estados Unidos. Predecir la transferencia de calor por radiación entre objetos extremadamente cercanos ha sido difícil de lograr en los últimos 50 años. Ahora, matemáticos del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) han derivado una fórmula para determinar la cantidad máxima de calor intercambiado entre dos objetos separados por distancias más cortas que el ancho de un cabello.
Para cualquier par de objetos situados a una distancia mera en nanómetros, la fórmula puede utilizarse para calcular la mayor parte de calor que un cuerpo puede transmitir a otro, sobre la base de dos parámetros: de lo que los objetos están hechos, y qué tan lejos están.
La fórmula puede ayudar a los ingenieros a identificar materiales y diseños óptimos para dispositivos afinados pequeños, intrincadamente estampados, tales como las superficies termofotovoltaicas que convierten la energía térmica en energía eléctrica y los sistemas de refrigeración para los chips de computadora.
Como muestra, los científicos utilizaron la fórmula para calcular la máxima transferencia de calor entre dos placas metálicas de espacio nanométrico, y encontraron que las estructuras pueden ser capaces de transmitir órdenes de magnitud con más calor que lo que en la actualidad alcanzan.
Los investigadores obtuvieron una fórmula para determinar la máxima transferencia de calor entre dos objetos muy cercanos. Para ello, utilizaron un modelo existente que describe la transferencia de calor por radiación como las corrientes eléctricas que fluyen dentro de los dos objetos. Tales corrientes surgen de dipolos eléctricos fluctuantes de cada objeto, o, su distribución de cargas negativas y positivas.
El uso de este modelo como marco de referencia, el equipo sumó dos restricciones adicionales: conservación de la energía, en los que hay un límite entre la cantidad de energía que un cuerpo puede absorber; y la reciprocidad, donde cada cuerpo puede ser tratado como una fuente o receptor de calor. Con este enfoque, los investigadores obtuvieron una ecuación para calcular la cantidad máxima de calor que dos cuerpos pueden intercambiar en separaciones nanoescala.
La ecuación es generalizable y se puede aplicar a cualquier par de objetos, independientemente de su forma. Los científicos simplemente ingresan dos parámetros en la ecuación: distancias de separación, y ciertas propiedades del material de cada objeto - es decir, la cantidad máxima de corriente eléctrica que se puede acumular en un material determinado.
