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    Experimento los físicos de la Universidad de Zúrich

    Cómo convertir agua hirviendo en hielo sin usar fuentes de energía: "Magia termodinámica"

    © Foto: Andreas Schilling, UZH
    Ciencia
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    Los físicos de la Universidad de Zúrich han creado una instalación 'mágica' que puede convertir el agua hirviendo en hielo o enfriar objetos calientes sin consumir energía. Según los investigadores, su descubrimiento revela unas serias brechas en la comprensión de cómo fluye el calor.

    "A primera vista, los experimentos parecen ser una especie de magia termodinámica y desafían hasta cierto punto nuestras percepciones tradicionales del flujo de calor", comentó Andreas Schilling, uno de los autores de la investigación, citado en un comunicado de la universidad.

    Si se coloca una tetera con agua hirviendo sobre la mesa, se enfriará gradualmente. Pero no se espera que su temperatura caiga por debajo de la de la mesa. Esta experiencia cotidiana ilustra una de las leyes fundamentales de la física, la segunda ley de la termodinámica que establece que el calor puede fluir en una sola dirección: de un objeto más caliente a uno más frío.

    En los últimos años, los investigadores han comenzado a notar que las interpretaciones actuales de la segunda ley de la termodinámica no siempre coinciden con los resultados de los experimentos. Por ejemplo, hace tres años, científicos rusos notaron que podría violarse a nivel cuántico.

    Schilling y sus compañeros descubrieron un ejemplo aún más extremo de cómo se podría evadir esta ley mientras llevaban a cabo unos experimentos con el elemento Peltier comúnmente utilizado para enfriar los minibares en los hoteles.

    Los investigadores lo utilizaron en relación con un inductor eléctrico para crear una corriente de calor oscilante en la que el flujo de calor entre dos cuerpos cambiaba de dirección de manera perpetua.

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    Inicialmente, según Schilling, los científicos experimentaban con esta instalación pasando una corriente a través del elemento Peltier. Pero más tarde, decidieron averiguar qué pasaría si lo desconectaban de la fuente de alimentación externa.

    Este paso no detuvo las oscilaciones térmicas, sino que, después de un tiempo, empezaron a transferir el calor más activamente en una dirección y obstaculizar su movimiento en la dirección opuesta.

    Los investigadores lograron enfriar una placa de cobre desde 100 grados centígrados hasta una temperatura inferior a la de la habitación sin una fuente de alimentación externa. "En teoría, este dispositivo experimental podría convertir el agua hirviendo en hielo", aseguró Schilling.

    A pesar de ello, los autores también pudieron demostrar que el proceso no contradice ninguna ley de la física. Para demostrarlo, consideraron el cambio en la entropía de todo el sistema y demostraron que aumentaba con el tiempo, en total conformidad con la segunda ley de la termodinámica.

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    Aunque el equipo registró una diferencia de solo unos 2°C en comparación con la temperatura ambiente en el experimento, esto se debió principalmente a las limitaciones de rendimiento del elemento Peltier utilizado. Según Schilling, sería posible, en teoría, conseguir un enfriamiento de hasta —47°C en las mismas condiciones, si se pudiera utilizar un elemento Peltier "ideal", que aún está por inventar.

    "Con esta tecnología tan simple, grandes cantidades de materiales calientes sólidos, líquidos o gaseosos pueden enfriarse muy por debajo de la temperatura ambiente sin ningún consumo de energía", afirmó el científico.

    Sin embargo, Schilling admite que la aplicación a gran escala de esta técnica aún está muy lejos de ser realidad. Una de las razones es que los elementos Peltier actualmente disponibles no son lo suficientemente eficientes.

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    Etiquetas:
    termodinámica, calor, física, ciencia