Perpindahan panas adalah salah satu hukum fisika tertua yang diketahui. Hukum Fourier dengan nama yang sama, pertama kali diformalkan oleh Netwon dan kemudian digeneralisasikan oleh Jean-Baptiste Joseph Fourier, tidak ada bandingannya selama berabad-abad dalam menjelaskan bagaimana panas menyebar melalui benda padat. Namun, para ilmuwan kini menemukan bahwa hukum tersebut belumlah lengkap.
Ditemukan bahwa pada skala nano, hukum Fourier tidak menjelaskan semua perpindahan panas. Namun tetap saja, undang-undang tersebut dapat dilihat sebagai generalisasi yang bekerja dalam skala makro. Namun, para peneliti bertanya-tanya apakah pengecualian ini dapat terjadi bahkan pada benda berukuran besar—dan ternyata hal tersebut terjadi dalam kondisi yang tepat.
“Penelitian ini dimulai dengan sebuah pertanyaan sederhana,” Steve Granick, Profesor Sains dan Teknik Polimer Robert K. Barrett di Universitas Massachusetts Amherst dan penulis utama makalah tersebut, mengatakan dalam sebuah pernyataan. “Bagaimana jika panas dapat ditransfer dengan cara yang berbeda, tidak seperti yang diasumsikan orang?”
Ide sederhana mereka adalah bahwa panas dapat berpindah secara konduksi pada benda padat, namun jika benda padat tersebut transparan, maka panas juga dapat berpindah melalui radiasi. Mereka mengujinya dalam polimer tembus cahaya dan gelas anorganik.
Mereka menempatkan bahan-bahan ini dalam ruang hampa sehingga perpindahan udara tidak menjadi faktor, dan mereka memanaskan satu sisi bahan-bahan ini dengan laser dan mengukur difusi panas menggunakan kamera termal. Hukum Fourier saja tidak dapat menjelaskan apa yang dapat diamati oleh tim.
“Belum ada yang pernah mencoba ini sebelumnya,” tambah penulis utama Kaikai Zheng, juga dari UMass Amherst. “Sesuatu yang tidak terduga sedang terjadi di dalam polimer tembus cahaya.”
“Bukannya hukum Fourier salah,” Granick dengan cepat menunjukkan, “hanya saja hukum tersebut tidak menjelaskan semua yang kita lihat dalam kaitannya dengan perpindahan panas. Penelitian dasar seperti yang kami lakukan memberi kami pemahaman yang lebih luas tentang cara kerja panas, yang akan menawarkan para insinyur strategi baru dalam merancang sirkuit termal.”
Tim percaya bahwa bahan tembus pandang memungkinkan adanya radiasi energi internal. Dan radiasi ini memanaskan ketidaksempurnaan material, yang menjadi sumber panas sekunder yang juga memancar melalui material tersebut. Inilah sebabnya mengapa bahan buram tidak menunjukkan penyimpangan dari hukum Fourier.
Artikel ini diterbitkan dalam jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences.
+ There are no comments
Add yours