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    Como encobrir termicamente um objeto

    Você pode sentir o calor? Para uma câmera térmica, que mede a radiação infravermelha, o calor que podemos sentir é visível, como o calor de um viajante em um aeroporto com febre ou o frio de uma janela ou porta que goteja no inverno.

    Em um artigo publicado em Proceedings of the Royal Society A:Mathematical, Ciências Físicas e de Engenharia , um grupo internacional de matemáticos e físicos aplicados, incluindo Fernando Guevara Vasquez e Trent DeGiovanni da Universidade de Utah, relatam uma forma teórica de imitar objetos térmicos ou tornar os objetos invisíveis para medições térmicas. E não requer um dispositivo de camuflagem romulano ou a capa de invisibilidade de Harry Potter.

    O método permite o ajuste fino da transferência de calor, mesmo em situações onde a temperatura muda com o tempo, dizem os pesquisadores. Uma aplicação poderia ser isolar uma parte que gera calor em um circuito (digamos, uma fonte de alimentação) para evitar que interfira nas peças sensíveis ao calor (digamos, uma câmera térmica). Outra aplicação pode ser em processos industriais que requerem controle preciso da temperatura no tempo e no espaço, por exemplo, controlar o resfriamento de um material para que ele cristalize de uma maneira particular.

    Dispositivos de camuflagem ou invisibilidade sempre foram elementos de histórias de ficção, mas, nos últimos anos, cientistas e engenheiros exploraram como transformar a ficção científica em realidade. Uma abordagem, usando metamateriais, curva a luz de modo a tornar um objeto invisível.

    Da esquerda para a direita:1. temperatura de uma placa sujeita a uma fonte pontual disparando no tempo t =0 (pode ser, por exemplo, um pulso de laser). 2. temperatura da placa com um objeto "pipa" presente. Como você pode ver as isotérmicas, ou contornos de temperatura, são deformados pela presença do objeto e isso pode ser usado por um observador para detectar e localizar a pipa. 3. o objeto pipa é cercado por nosso manto ativo. Agora, as isotérmicas parecem exatamente como aquelas no caso em que o objeto não está presente, que esconde o objeto pipa. Crédito:Fernando Guevara Vasquez / Universidade de Utah

    Assim como nossos olhos veem objetos se eles emitem ou refletem luz, uma câmera térmica pode ver um objeto se ele emitir ou refletir radiação infravermelha. Em termos matemáticos, um objeto pode se tornar invisível para uma câmera térmica se as fontes de calor colocadas em torno dele puderem imitar a transferência de calor como se o objeto não estivesse lá.

    A novidade na abordagem da equipe é que eles usam bombas de calor em vez de materiais especialmente criados para esconder os objetos. Um exemplo doméstico simples de bomba de calor é uma geladeira:para resfriar mantimentos, ela bombeia o calor do interior para o exterior. Usar bombas de calor é muito mais flexível do que usar materiais cuidadosamente elaborados, Guevara diz. Por exemplo, os pesquisadores podem fazer um objeto ou fonte aparecer como um objeto ou fonte completamente diferente. "Então, pelo menos do ponto de vista das medições térmicas, "Guevara diz, "eles podem fazer uma maçã aparecer como uma laranja."

    Os pesquisadores realizaram o trabalho matemático necessário para mostrar que, com um anel de bombas de calor em torno de um objeto, é possível ocultar termicamente um objeto ou imitar a assinatura de calor de um objeto diferente.

    O trabalho continua teórico, Guevara diz, e as simulações pressupõem uma fonte pontual de calor de "sondagem" que refletiria ou se curvaria em torno do objeto - o equivalente térmico de uma lanterna em um quarto escuro.

    da esquerda para a direita:1. temperatura de uma placa sujeita ao disparo de fonte pontual no tempo t =0 (pode ser, por exemplo, um pulso de laser). 2. temperatura da placa com um objeto presente. Como você pode ver as isotérmicas, ou contornos de temperatura, são deformados pela presença do objeto e isso pode ser usado por um observador para detectar e localizar o objeto. 3. O objeto é cercado por nosso manto ativo. Agora, as isotérmicas parecem exatamente como aquelas no caso em que o objeto não está presente, que esconde o objeto. Crédito:Fernando Guevara Vasquez

    A temperatura dessa fonte de sondagem deve ser conhecida com antecedência, uma desvantagem do trabalho. No entanto, a abordagem está ao alcance da tecnologia atual, usando pequenas bombas de calor chamadas elementos Peltier que transportam calor ao passar uma corrente elétrica através de uma junção metal-metal. Os elementos Peltier já são amplamente usados ​​em aplicações industriais e de consumo.

    Os pesquisadores imaginam que seu trabalho poderia ser usado para controlar com precisão a temperatura de um objeto no espaço e no tempo, que tem aplicações na proteção de circuitos eletrônicos. Os resultados, os pesquisadores dizem, também pode ser aplicado para a administração precisa de medicamentos, uma vez que as matemáticas de transferência e difusão de calor são semelhantes às da transferência e difusão de medicamentos. E, eles adicionam, a matemática de como a luz se comporta em meios difusos, como a névoa, também pode levar a aplicações de camuflagem visual.

    Além de Guevara e DeGiovanni, Maxence Cassier, Pesquisador do CNRS no Instituto Fresnel em Marselha, França e Sébastien Guenneau, Pesquisador do CNRS, UMI 2004 Abraham de Moivre-CNRS, Colégio Imperial de Londres, Londres, O Reino Unido foi coautor do estudo.


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