能讓熱量逆流的“魔法”：沸水直接變成冰_風聞

                 

                     

原創編譯／雷鑫宇 責編／唐林芳

研究人員開發了一種簡單裝置，它可以在沒有外部電源的情況下，讓熱量從冷物體暫時流向熱物體。

理論上講，這個裝置可以在不消耗任何能量的情況下，將沸水變成冰。

瑞士蘇黎世大學的物理學家發明了一種簡單裝置，它可以讓熱量在沒有外部電源的情況下，從冰冷的物體暫時流向温暖的物體。

有趣的是，這個過程似乎與熱力學的基本定律是矛盾的——熱力學第二定律指出，封閉自然系統的熵必隨時間推移而增加。簡而言之，熱量只能從較熱的物體流向較冷的物體。

蘇黎世大學物理系Andreas Schilling教授課題組決定“挑戰”一下這個定律：他們在沒有使用外部電源的情況下，成功將一塊9克重的銅塊從100℃以上的温度冷卻到室温以下。

Schilling教授説：“理論上講，這個實驗裝置可以在不消耗任何能量的情況下，將沸水變成冰。”

滴水成冰很正常，沸水直接成冰就很意外了。

實驗中，研究人員使用了一種被稱為“玻爾貼”的組件。玻爾貼可以將電流轉變成温差。在之前的研究中，Schilling等已經使用過玻爾貼。通過將玻爾貼與電感器相連接，可以產生一種振盪熱電流，並改變兩個物體之間的熱流動方向。在這種情況下，熱量就會暫時從較冷的物體流向較熱的物體，從而使較冷的物體進一步被冷卻。這種“熱振盪電路”的工作原理與電振盪電路基本相同。

通過深入研究，Schilling團隊首次發現，熱振盪電路也可以“被動”運行：一段時間以後，熱量從較冷的銅流向了22℃的熱槽。

儘管如此，研究人員通過考量整個系統的熵變，證實其完全符合熱力學第二定律。受現有玻爾貼性能限制，Schilling等在實驗中記錄到了2攝氏度左右的温差。

Schilling表示，理想的玻爾貼可以在相同條件下將物體温度冷卻至-47攝氏度。Schilling説：“玻爾貼技術非常簡單，大量熱物質或可因此實現無能耗冷卻。”

雖然無源熱電路有廣闊的應用空間，但Schilling認為其大規模應用之路還很漫長。現有玻爾貼效率偏低、電路涉及超導電感器等都對無源熱電路的推廣有所阻礙。然而，這種挑戰傳統認知的“熱力學魔法”，比單純的“原理證明”研究更有意義。

來源：《科學進展》

期刊編號：2375-2548

原文鏈接：

https://www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190419165531.htm

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