بحث الطلبة والطالبات عن إجابة سؤال تنتقل الحرارة في الفرغ ، حيث أنهم يرغبون في التعرف على الطريقة التي تنتقل بها تلك الحرارة، وكذلك السبب الذي يجعلها تنتقل، حيث أنه من الجدير بالذكر أن الحرارة تنتقل من جسم لجسم آخر، وكذلك من مادة لمادة أخرى، هذا بالإضافة إلى أن لها العديد من الطرق التي تقوم بالانتقال من خلالها، إذ أن من ضمن هذه الطرق هو أنها تنتقل بواسطة الإشعاع، وأبرز مثال على ذلك هو انتقال أشعة الشمس للأرض، هذا بالإضافة إلى انتقال الأشعة فوق البنفسجية الآتية من الشمس، وغيرهم.
تنتقل الحرارة في الفراغ
تنتقل الحرارة في الفراغ من خلال الإشعاع وهي أحد طرق انتقال الحرارة المتعارف عليها، وتحدث هذه الطريقة خلال أي وسط شفاف سواء كان صلب أو سائل أو غاز. و في الفراغ، يحدث انتقال الحرارة من خلال الوضع الإشعاعي لنقل الحرارة فقط وذلك لأن طرق نقل الحرارة الآخرى مثل الحمل والتوصيل تحتاج لوجود وسط مصنوع من مادة الجسيمات لنقل الحرارة، أما في الفراغ لا توجد أي مواد لذلك الحل الوحيد حتى تنتقل الحرارة هو الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي لا يحتاج إلى أي وسيط للانتشار، وفيما بعد أبرز الأمثلة على انتقال الحرارة بالفراغ:
- انتقال الحرارة برقائق الكمبيوتر.
- انتقال حرارة الشمس للأرض.
- إشعاع الميكروويف الذي يتم انبعاثه من الفرن.
- الأشعة فوق البنفسجية الآتية من الشمس.
ميكانيكية انتقال الحرارة في الفراغ
غالباً يكون هناك انتقال للحرارة بالمواد الصلبة من خلال الإلكترونات أو عن طريق الاهتزازات الذرية والتي يتم تسميتها الفونونات، هذا بجانب أن الحرارة تنتقل بواسطة الإشعاع وليس من خلال الفونونات وذلك يرجع إلى أنه ليس هناك وجود وسيط، لكن هناكواحدة من الدراسات قد توقعت أن التغيرات والتعديلات الكمومية للمجالات الكهرومغناطيسية تقم بالمساهمة في تحفيز اقتران الفونون في الفراغ ومن ثم تيسر نقل الحرارة، وبواسطة واحدة من الظواهر المكتشفة حديثاً ”ظاهرة ميكانيكا الكم”، تم اكتشاف أن الحرارة من الممكن أن تنتقل لأكثر من 200 أو 300 نانومتر بالفراغ، كما أنه بالرغم من أن ذلك التفاعل يلاحظ فحسب على مقاييس الطول لا تكون طويلة للغاية، لكن ذلك الأكتشاف هام للغاية في صناعة رقائق الكمبيوتر وكذلك الأجزاء الإلكترونية النانوية.
هذا بجانب أن من بين التجارب الشائعة والمعروفة التي تقوم بإثبات أن الحرارة يتم انتقالها في الفراغ، تكون تجربة الغشاءين الذين تم صنعهم من نيتريد السيليكون وطلائهم بالذهب الموضوع داخل غرفة، وحينما قاموا بتسخين واحد من الأغشية، فقد تم تسخين الغشاء الآخر كذلك بالرغم من أنه ليس هناك أي شيء يقم بالربط بين الغشاءين، كما أن الطاقة الضوئية تمر قليلة للغاية بينهم، وتلك التجربة قامت بفتح العديد من الفرص للإدارة الحرارية وذلك على المستوى النانوي ، كما ذلك أمر مهم للحسابات ذات السرعة العالية وتخزين البيانات.