Radiómetro de Crookes

O radiómetro de Crookes ou muíño de luz (en inglés: light-mill) é un dispositivo inventado en 1875 polo químico inglés sir William Crookes.^[1] Consiste en catro brazos que sosteñen cada un unha placa nos seus extremos, pintados de branco dun lado e de negro do outro. O catro brazos que soportan as placas están suspendidos nunha agulla e sostidos por un eixo de vidro para diminuír no posible a fricción.^[1] O muíño atópase dentro dunha esfera de vidro selada e na que se realizou un baleiro parcial.^[1]

Historia

Crookes tivo a idea por mor dalgunhas investigacións químicas que realizaba. No curso de experimentos químicos que esixían medidas cuantitativas moi precisas, achábase pesando mostras nunha cámara a baleiro parcial, co obxecto de reducir o efecto das correntes de aire. De súpeto, notou que o valor das pesadas era perturbado cando sobre a balanza incidía luz do Sol. Investigando ese efecto, creou o dispositivo que leva o seu nome.^[1]

Funcionamento

As placas rotan ao ser expostas á luz, sendo máis rápido o xiro canto máis intensa é a luz incidente. Iso proporciona unha medida cuantitativa da intensidade da radiación electromagnética. A explicación da rotación deste dispositivo foi historicamente o motivo de moita controversia científica.^[1]

Crookes quería saber se a luz ao chocar nunha superficie exercía algunha forza, así que pensou que a luz rebotaría nos lados prateados das placas, mentres que sería absorbida polo lado ennegrecido. Se todo o que houbese fose unha pura transferencia de momento entre os fotóns incidentes e as placas, teriamos que as placas virarían de maneira que o lado negro fose diante, posto que ao absorberse aí os fotóns, tomaríase menos cantidade de movemento ou momento que nos lados prateados, onde os fotóns son reflectidos (rebotan). Pero levouse unha sorpresa ao observar que o seu radiómetro viraba de xeito contrario ao previsto (o lado negro das placas afastábase da luz).

Nun primeiro momento pensouse que o xiro era producido polo quentamento dos lados negros das placas, pero en posteriores experimentos comprobouse que o radiómetro viraba en sentido oposto de novo (lado negro indo cara á luz) se arrefriaba bruscamente. Isto contradicía esa hipótese orixinal e moitas outras teorías) xa que o lado claro non podía quentarse e producir con iso o xiro.

A explicación foi achada por dous grandes científicos, Sir James Clerk Maxwell e Osborne Reynolds: o efecto real ocorre nos bordos das paletas.

Basicamente, no lado quente, as moléculas do gas estanse movendo cunha velocidade media máis alta que os gases no lado frío. Cando as moléculas quentes golpean o bordo da paleta, de media producirán unha forza na paleta que está cara ao lado fresco. Posto que a velocidade media das moléculas quentes é maior que a velocidade media das moléculas frías, haberá unha forza na paleta cara ao lado fresco. A este efecto chamóuselle 'arrastre térmico'.

Notas

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 ^1,3 ^1,4 "How does a light-mill work?" (en inglés). Arquivado dende o orixinal o 23 de setembro de 2014. Consultado o 22 de xuño de 2016.