Термодинаміка втомилася. Швейцарські дослідники обдурили закони фізики. Ну майже

20 травня 2019, 20:02

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

Загалом закони термодинаміки досить прості. У звичайних умовах тепло передається від теплішого об'єкта до холоднішого. І це триває доти, доки обидва об'єкти не досягають однакової температури. Це приводить систему (яка у цьому прикладі складається з цих двох об'єктів) до рівноваги.

Відео дня

Однак, фізики з університету Цюриха (Швейцарія) створили дуже простий пристрій, який тимчасово дає можливість теплу перетікати від холоднішого об'єкта до теплішого.

Таким чином, цей пристрій порушує другий закон термодинаміки, який є одним з фундаментальних моментів у сучасній фізиці.

Їхню роботу опубліковано в авторитетному виданні Journal Science Advances.

Jagran Josh
Фото: Jagran Josh

Що винайшли?

Команда дослідників змогла охолодити шматок міді масою 9 г зі 100 градусів Цельсія до 2 градусів нижче кімнатної температури без використання зовнішнього джерела енергії.

Вони використали елемент Пельтьє — термоелектричний нагрівач, в основі роботи якого лежить виникнення різниці температур під часпротікання електричного струму.

Два напівпровідникові матеріали контактують з різними рівнями енергії електронів у зоні провідності. Протікаючи через один напівпровідник, електрон має набути енергію, щоб перейти в більш високоенергетичну зону провідності іншого напівпровідника. Коли ця енергія поглинається, відбувається охолодження місця контакту напівпровідників. А коли струм тече у зворотному напрямку, відбувається нагрівання місця контакту напівпровідників, додатково до звичайного теплового ефекту.

Елементи Пельтьє давно і широко застосовуються, наприклад, у міні-барах, автомобільних холодильниках та інших пристроях, де потрібно створювати ефект охолодження, а застосування традиційних компресорів неможливе через розміри.

Швейцарським фізикам вдалося створити пристрій цього типу, який переміщує тепло від холоднішого об'єкта до теплішого і назад залежно від параметрів магнітного поля, що створює електричний струм.

Unsplash
Фото: Unsplash

Тільки-но об'єкт наближається до кімнатної температури, магнітне поле допомагає охолодити його трохи нижче.

«Теоретично, експериментальний пристрій міг би перетворити киплячу воду в лід без використання енергії», — пояснює Андреас Шиллінг, професор факультету фізики Університету Цюриха, один з авторів дослідження.

Вічний двигун?

На перший погляд, все це звучить дуже підозріло. Той, хто пам’ятає основи шкільного курсу фізики, негайно проведе паралелі між описаною технологією і численними «рецептами» вічних двигунів і схожих винаходів. Всі вони порушують закони фізики, а тому на практиці неможливі.

Дослідники стверджують, що з погляду математики ентропія в системі з часом зростає. А значить, формально ніяких порушень законів фізики не відбувається — енергія не береться з повітря.

На поточний момент дослідникам вдалося досягти зниження температури лише до двох градусів нижче рівня «Кімнатної температури», тобто температури у приміщенні, де проводили експеримент.

Але за словами Шиллінга, теоретично девайс може досягти набагато більшої різниці з кімнатною температурою — до 47 градусів.

Але для цього потрібно вдосконалити елементи Пельтьє, а також використовувати досконаліші суперпровідники, щоб мінімізувати втрати енергії.

«Це дуже проста технологія, за допомогою якої великі обсяги гарячих твердих, рідких або газоподібних матеріалів можуть бути охолоджені до кімнатної температури без витрат енергії», — пояснює Шиллінг.

Потенційні сфери застосування у цій технології просто колосальні, вважає американський оглядач Джейкоб Банос.

Це, наприклад, і харчова, і будівельна, і сталеливарна, і хімічна промисловості, в яких часто виникає необхідність в охолодженні великих обсягів матеріалів.

Показати ще новини
Радіо НВ
X