Um matemático de Leicester desenvolveu uma teoria para explicar 'aquecimento por resfriamento', onde a temperatura de um gás granular aumenta enquanto a energia total diminui - um fenômeno peculiar que pode ser observado tanto na Terra quanto no espaço.

Os gases granulares são um dos poucos exemplos em que esse mistério científico pode ser observado. Esses sistemas são amplamente difundidos na natureza na forma de aerossóis e fumaça na Terra, ou na forma de poeira interestelar, anéis planetários e discos proto-planetários no espaço.

O impressionante efeito de 'aquecimento por resfriamento' corresponde, em termos físicos, para uma capacidade de calor negativa. A agregação de gases granulares é o segundo objeto no mundo, depois de sistemas gravitantes, que manifesta esta propriedade surpreendente.

"Desde o ensino médio, aprendemos que temperatura significa energia - quanto mais alta a temperatura, quanto maior a energia. Se um sistema perde energia, sua temperatura cai, "diz o professor Nikolai Brilliantov do Departamento de Matemática da Universidade de Leicester, quem liderou a pesquisa. "Surpreendentemente, isso nem sempre é verdade para gases granulares. "

O grupo internacional de cientistas forneceu uma pista vital sobre como funcionam os gases granulares e demonstra essa misteriosa qualidade em um artigo publicado na revista, Nature Communications , onde eles construíram uma base matemática sólida do fenômeno.

Eles elaboraram uma nova ferramenta matemática - equações generalizadas de Smoluchowski. Embora as equações clássicas de Smoluchowski, que são conhecidos há mais de um século, lidar com a evolução da concentração de aglomerados apenas, as novas equações também descrevem a evolução da temperatura dos aglomerados.

A modelagem microscópica direta do sistema, por extensas simulações de computador, confirmou a existência deste regime surpreendente e outras previsões da teoria.

Também foi mostrado que, apesar de sua peculiaridade, 'aquecimento por resfriamento' pode ser observado para muitos sistemas em condições naturais. Contudo, as forças interpartículas devem cumprir um importante pré-requisito - a força de atração deve aumentar com o tamanho dos aglomerados.

"Compreender os diferentes regimes de evolução da agregação de gases granulares é importante para compreender vários fenômenos naturais onde esses sistemas estão envolvidos, "acrescenta o professor Brilliantov.