A sinistra:la cella L=30 cm di altezza G=D/L=1 RBC con piastre superiore e inferiore di 28 mm di spessore D=30 cm di diametro in rame ricotto termicamente di conducibilità termica λp =2210Wm −1 K −1 e capacità termica cp =0,144Jkg −1 K −1 a TLui =(TT +TB )/2≈5K , dove TT e TB sono le temperature tipiche delle piastre superiore e inferiore. Dalla piastra superiore, la maggior parte del calore viene rimosso attraverso la camera di scambio termico al recipiente di liquido He sopra di essa. La temperatura della piastra superiore TT (t) è regolato approssimativamente dalla pressione nella camera di scambio termico e più precisamente sintonizzato e modulato dal riscaldatore uniformemente distribuito incollato nella scanalatura a spirale sul lato superiore della piastra superiore. Un riscaldatore simile fornisce calore costante o modulato armonicamente alla piastra inferiore. La temperatura del flusso convettivo nei punti mostrati (distanze in millimetri) viene rilevata da piccoli sensori di Ge (numerati da 1 a 12) e quella delle piastre dai sensori di Ge finemente calibrati Tt1 , Tt2 , Tb1 e Tb2 incorporati in essi; vedere la fotografia in alto a destra, che mostra le loro posizioni e il boschetto del riscaldatore a spirale. Credito:Lettere di revisione fisica (2022). DOI:10.1103/PhysRevLett.128.134502
Un team di ricercatori dell'Istituto di strumenti scientifici in collaborazione con un collega della Charles University, entrambi nella Repubblica Ceca, ha dimostrato che il calore scorre in modo più efficiente quando la temperatura del materiale attraverso il quale scorre oscilla, invece di rimanere costante. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Physical Review Letters, il gruppo descrive gli esperimenti condotti con il riscaldamento e il raffreddamento dell'elio in un contenitore e la sua rilevanza per una teoria proposta solo due anni fa.
Nel 1916, il fisico John William Strutt, 3° barone Rayleigh, mostrò un esempio di flusso di calore oscillante. Ha riempito un contenitore con un fluido e poi ha posizionato una serpentina riscaldata sotto di essa e una piastra di raffreddamento sopra. Questo ha costretto il liquido a salire e scendere nel contenitore. L'effetto è diventato noto come convezione di Rayleigh-Bénard:può essere visto nell'azione delle lampade di lava. Due anni fa, un team dell'Università di Twente ha proposto che il flusso di calore in un sistema di convezione Rayleigh-Bénard sarebbe più efficiente se il calore proveniente dalla base oscillasse. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno dimostrato che questa teoria è corretta.
Il lavoro ha comportato la creazione di un contenitore con un dispositivo di riscaldamento nella parte inferiore che potesse muoversi attraverso un gradiente di temperatura nel tempo. E come Strutt, hanno posizionato un dispositivo di raffreddamento sopra. A differenza di Strutt, tuttavia, usavano un gas anziché un liquido, nel loro caso l'elio. Hanno anche condotto i loro esperimenti a temperature più basse di quelle ambiente. Per saperne di più sull'impatto di tali oscillazioni sul calore che scorre attraverso il sistema, hanno condotto più corse durante le quali la velocità delle oscillazioni variava da 0,006 a 0,2 Hz.
Hanno scoperto che, come previsto, una fonte di calore oscillante spostava il calore attraverso il sistema in modo più efficiente, fino al 25% in più. La teoria precedente suggeriva che il miglioramento dell'efficienza fosse dovuto a una destabilizzazione tra i confini dei liquidi nella camera, consentendo alle aree liquide in esse contenute di spostarsi l'una sull'altra più facilmente. + Esplora ulteriormente
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