Techhome

Продажа кондиционеров, климатического оборудования и встраиваемой бытовой техники. Цены, продажа и подключение оборудования. Кондиционирование помещений.

График работы: Пн-Пт: c 9-00 до 18-00

Охлаждение без затрат энергии или термодинамическая «магия» в действии

21 Мая 2019
Охлаждение без затрат энергии или термодинамическая «магия» в действии

Физики из Цюрихского университета создали установку, которая теоретически способна превращать воду, находящуюся на стадии кипения, в лёд, не потребляя никакой энергии.

Она делает возможным временный переход тепла от холодного тела к тёплому, не используя внешние источники электропитания. Любопытно, что поначалу кажется, будто бы этот процесс противоречит основополагающим законам физики.

Учёные смогли охладить кусок меди массой в 9 граммов с температурой выше 100°C до уровня значительно ниже комнатной температуры без подачи энергии.

«На первый взгляд, эти эксперименты кажутся чем-то вроде термодинамической магии, что в какой-то мере ставит под сомнение наши традиционные представления о процессах теплообмена», — объясняет профессор факультета физики Цюрихского университета Андреас Шиллинг.

Исследователи получили такие результаты, используя термоэлектрический охладитель Пельтье, элемент широко применяемый в холодильных установках минибаров гостиничных номеров.

Учёные уже использовали этот тип элементов в прежних экспериментах, соединяя его с индуктором для создания осциллирующего теплового тока, в котором направление теплообмена между двумя телами постоянно менялось. В таких случаях теплопередача временно осуществляется в направлении от тела, имеющего более низкую температуру, к телу с более высокой температурой, что приводит к дальнейшему охлаждению более холодного тела. Эта разновидность «теплового колебательного контура» фактически включает в себя «тепловой индуктор». Он функционирует по тому же принципу, что и электрический колебательный контур, в котором отмечаются колебания напряжения с постоянным изменением знака.

Раньше группа Шиллинга работала с этими тепловыми колебательными контурами, исключительно используя источники питания. Сейчас учёные впервые продемонстрировали, что данный вид теплового колебательного контура можно применять «пассивно», то есть, не имея внешних источников питания. Тепловые колебания всё ещё имели место, и спустя какой-то промежуток времени фиксировалась передача тепла напрямую от более охлаждённой меди к более горячей тепловой ванне с температурой в 22°C без временного превращения в другой вид энергии.

Несмотря на это, учёные также смогли показать, что обнаруженный феномен на самом деле не противоречит законам физики. В качестве доказательства они рассмотрели изменение энтропии всей системы в целом и продемонстрировали, что она возрастает со временем, что полностью согласуется со вторым законом термодинамики.

В результате эксперимента была достигнута температура охлаждения, которая всего лишь на 2°C ниже температуры окружающей среды, и это, главным образом, можно объяснить эксплуатационными ограничениями использовавшегося серийного элемента Пельтье. По словам Шиллинга, теоретически в тех же условиях можно достичь отметки охлаждения в -47°C, если применить «идеальный» охладитель Пельтье, который ещё нужно создать.

«С помощью этой очень простой технологии большие количества нагретых веществ, находящихся в твёрдом, жидком и газообразном состояниях, можно охладить до уровня заметно ниже комнатной температуры, не потребляя при этом никакой энергии», — сказал он.

Пассивный тепловой контур можно использовать сколь угодно часто без необходимости подключать его к источнику питания. Однако, как признаёт Шиллинг, время широкомасштабного применения этой технологии наступит ещё не скоро. Одной из причин этого является недостаточная эффективность имеющихся сейчас элементов Пельтье. Более того, для ныне действующей установки необходимо использование сверхпроводящих индукторов, которые должны свести к минимуму потери электричества.


Обратный звонок