Riscaldare e raffreddare sono due azioni fondamentalmente diverse

Un studio su una sfera microscopica di silice mostra che il riscaldamento è più veloce del raffreddamento e che questi due processi obbediscono a meccanismi diversi. 

 

Riscaldamento e raffreddamento sono due azioni generalmente viste come specchi l’una dell’altra, due facce della stessa medaglia. 

Questo dice la saggezza popolare, ma anche quello che suggeriscono le leggi della termodinamica, quella branca della fisica che studia le relazioni tra i fenomeni termici e quelli meccanici. 

Ma uno studio pubblicato all’inizio di quest’anno su Nature Physics e riportato da New Scientist suggerisce che queste due azioni, riscaldamento e raffreddamento, sono in realtà fondamentalmente asimmetriche e si evolvono lungo percorsi distinti. Almeno su scala molto piccola. 

I ricercatori hanno utilizzato una sfera microscopica di silice che hanno riscaldato o raffreddato utilizzando un campo elettrico. 

Hanno misurato il tempo impiegato dalle microsfere per spostarsi da una temperatura all'altra, a seconda che fossero riscaldate o raffreddate, e hanno osservato quanto si agitava e si muoveva durante ciascun processo, misurando questi movimenti. 

Hanno ripetuto l'esperimento decine di migliaia di volte e hanno notato che questi stati delle microsfere non si evolvevano nello stesso modo. 

“Abbiamo scoperto che il riscaldamento non solo è più veloce del raffreddamento, ma anche che questi processi obbediscono a meccanismi fondamentalmente diversi, che spieghiamo utilizzando un nuovo quadro teorico, la ‘cinematica termica’”, scrivono gli autori. 

“È un lavoro molto interessante”, assicura a New Scientist Janet Anders, dell’Università di Exeter, nel Regno Unito, che non è stata coinvolta nel lavoro. 

Secondo lei, l'effetto scoperto da Aljaz Godec, dell'Istituto Max Planck per le scienze multidisciplinari di Gottinga, in Germania, e dal suo team potrebbe quasi essere considerato un'ulteriore legge della termodinamica. 

Lei completa: 

“È molto importante pensare a cosa questo potrebbe spiegare in natura”. 

“Questa differenza (tra riscaldamento e raffreddamento) potrebbe essere la chiave per migliorare l’efficienza dei sistemi microscopici, come le micromacchine o i micromotori termici”, immagina Aljaz Godec, primo autore dello studio.