Термодинамика устала. Швейцарские исследователи обманули законы физики. Ну почти

20 мая 2019, 20:02

Группа физиков из университета Цюриха создала устройство, которое бросает вызов второму закону термодинамики.

В целом законы термодинамики довольно просты. В обычных условиях тепло передается от более теплого объекта к более холодному. И это длится до тех пор, пока оба объекта не достигают одинаковой температуры. Это приводит систему (в данном примере состоящую из этих двух объектов) к равновесию.

Видео дня

Однако, физики из университета Цюриха (Швейцария) создали очень простое устройство, которое временно позволяет теплу перетекать от более холодного объекта к более теплому.

Таким образом, это устройство нарушает второй закон термодинамики, который является одним из фундаментальных моментов в современной физике.

Их работа опубликована в авторитетном издании Journal Science Advances.

Jagran Josh
Фото: Jagran Josh

Что изобрели?

Команда исследователей смогла охладить кусок меди массой 9 г со 100 градусов Цельсия до 2 градусов ниже комнатной температуры без использования внешнего источника энергии.

Они использовали элемент Пельтье — термоэлектрический нагреватель, в основе работы которого лежит возникновение разности температур при протекании электрического тока.

Два полупроводниковых материала контактируют с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости. Протекая через один полупроводник электрон должен приобрести энергию, что перейти в более высокоэнергетическую зону проводимости другого полупроводника. Когда эта энергия поглощается, происходит охлаждение места контакта полупроводников. А когда ток течет в обратном направлении, происходит нагревание места контакта полупроводников, дополнительно к обычному тепловому эффекту.

Элементы Пельтье давно и широко применяются, например, в мини-барах, автомобильных холодильниках и прочих устройствах, где требуется создавать эффект охлаждения, а применение традиционных компрессоров невозможно из-за размеров.

Швейцарским физикам удалось создать устройство этого типа, которое перемещает тепло от более холодного объекта к более теплому и обратно в зависимости от параметров магнитного поля, создающего электрический ток.

Unsplash
Фото: Unsplash

Как только объект приближается к комнатной температуре, магнитное поле помогает охладить его чуть ниже.

«Теоретически, экспериментальное устройство могло бы превратить кипящую воду в лед без использования энергии», — поясняет Андреас Шиллинг, профессор факультета физики Университета Цюриха, один из авторов исследования.

Вечный двигатель?

На первый взгляд, все это звучит очень подозрительно. Любой, кто помнит основы школьного курса физики, немедленно проведет параллели между описанной технологией и многочисленными «рецептами» вечных двигателей и тому подобных изобретений. Все они нарушают законы физики, а потому на практике невозможны.

Исследователи утверждают, что с точки зрения математики энтропия в системе со временем возрастает. А значит, формально никаких нарушений законов физики не происходит — энергия не берется из воздуха.

На текущий момент исследователям удалось достичь понижения температуры лишь до двух градусов ниже уровня «комнатной температуры», т. е. температуры в помещении, где проводился эксперимент.

Но по словам Шиллинга, теоретически девайс может достичь намного большей разницы с комнатной температурой — до 47 градусов.

Но для этого нужно усовершенствовать элементы Пельтье, а также использовать более совершенные суперпроводники, чтобы минимизировать потери энергии.

«Это очень простая технология, с помощью которой большие объемы горячих твердых, жидких или газообразных материалов могут быть охлаждены до комнатной температуры без затрат энергии», — поясняет Шиллинг.

Потенциальные сферы применения у этой технологии просто колоссальные, считает американский обозреватель Джейкоб Банос.

Это, к примеру, и пищевая, и строительная, и сталелитейная, и химическая промышленности, в которых часто возникает необходимость в охлаждении крупных объемов материалов.

Показать ещё новости
Радіо НВ
X