Radiation pressure of thermal waves in liquids: A direct measurement

Summary

The flow of mechanical momentum which is always associated with thermal energy flowing down a temperature gradient, generates a radiation pressure on any surface of physical discontinuity in the medium in which the energy is propagating. It has recently been suggested that this radiation pressure is the physical cause of the puzzling phenomenon of thermal diffusion in liquids. If, instead of objects of molecular size, a macroscopic object made of some solid substance is suspended in a liquid and heat is made to flow through both the fluid and the solid by applying a thermal gradient, then the forces produced by radiation pressure can be observed directly and easily measured. The mechanical effects produced by a flux of heat in the condensed phases depend on a physical parameterG characteristic of the material, this quantity being a measure of the density of flow of mechanical momentum associated with the flux of thermal energy.

Riassunto

Il flusso di quantità di moto che è sempre associato al flusso dilcalore nelle fasi condensate, genera una pressione di radiazione su ogni superficie flsica di discontinuità nel mezzo entro cui l’energia termica si propaga. è stato recentemente suggerito che questa pressione di radiazione costituisce la causa fisica dell’inspiegato fenomeno della diffusione termica nei liquidi. Qualora in un liquido viene sospeso un oggetto macroscopioo, fatto di un qualche materiale solido, e del calore vien fatto fluire attraverso il solido ed il liquido circostante, mediante l’applioazione di un gradiente di temperatura, allora le forze prodotte dalla pressione di radiazione possono essere direttamente osservate e facilmente misurate. Gli effetti meccanici prodotti da un flusso di oalore nelle fasi condensate dipendono da un parametro fisicoG caratteristico di ciscun materiale, questa quantità essendo una misura della densità di flusso di quantità di moto associata al flusso di energia termica.

РЕжУМЕ

пОтОк МЕхАНИЧЕскОгО ИМпУльсА, кОтОРыИ ВсЕгДА сВьжАН с тЕплО ВОИ ЁНЕРгИЕИ, ОБУслОВлЕН НОИ гРАДИЕНтОМ тЕМпЕ РАтУРы, ВыжыВАЕт РАДИАцИОНН ОЕ ДАВлЕНИЕ НА лУБУУ пОВЕРхНОсть ФИжИЧЕскОгО РАжРыВА В сРЕДЕ, В кОтОРОИ РАспРОстРАН ьЕтсь ЁНЕРгИь. НЕДАВНО БылО пРЕДпОлОжЕНО, ЧтО ЁтО РАДИАцИОННОЕ ДАВлЕН ИЕ ьВльЕтсь ФИжИЧЕскОИ пРИЧИНОИ УДИВИтЕльНОгО ьВлЕН Иь тЕплОВОИ ДИФФУжИИ В жИДкОстьх. ЕслИ ВМЕстО ОБЩЕктОВ МИкРОскОпИЧЕскОгО Р АжМЕРА, ИспОльжОВАть МАкРОс кОпИЧЕскИИ ОБЩЕкт, пРЕДстАВльУЩ ИИ тВЕРДОЕ ВЕЩЕстВО, В жВЕшЕННОЕ В жИДкОстИ, А тЕплО Выжы ВАЕт пОтОк И ЧЕРЕж жИДкОст ь И ЧЕРЕж тВЕРДОЕ ВЕЩЕ стВО, ВслЕДстВИЕ пРИлОжЕН НОгО гРАДИЕНтА тЕМпЕРАтУРы, тОгДА сИ лы, ОБУслОВлЕННыЕ РАД ИАцИОННыМ ДАВлЕНИЕМ МОгУт Быть НЕпОсРЕДстВЕННО НАБ лУДАЕМы И лЕгкО ИжМЕР ИМы. МЕхАНИЧЕскИЕ ЁФФЕкт ы, РОжДЕННыЕ пОтОкОМ тЕплА В кОНДЕ НсИРОВАННых ФАжАх, жА ВИсьт От ФИжИЧЕскОгО пАРАМЕт РА G, хАРАктЕРИжУУЩЕгО ВЕ ЩЕстВО; ЁтА ВЕлИЧИНА ь ВльЕтсь МЕРОИ плОтНОстИ пОтО кА МЕхАНИЧЕскОгО ИМпУльсА, сВьжАННОгО с пОтОкОМ тЕплОВОИ ЁН ЕРгИИ.