Физики из Швейцарии превратили кипяток в лед, не тратя на это энергии

19 Апреля 2019

МОСКВА, 19 апреля. Европейские ученые реализовали магическую установку, которая может превращать кипяток в лед или охлаждать горячие предметы, не тратя на то энергии и не нарушая второе начало термодинамики. Ее описание и сбыточное объяснение ее работы были поданным в журнале Science Advances.

В теории, наше устройство может сделать кипяток в лед, не тратя на это никакой силы. На первый взгляд, подобное невозможное поведение системы можно расценить как некую форму термодинамической магии. Тем не чуть менее, мы думаем, что наши эксперименты указывают на присутствие серьезных пробелов в нашем понятье того, как движется тепло, — рассказывает Андреас Шиллинг (Andreas Schilling) из университета Цюриха (Швейцария).

Как хорошо знает любой школьник-старшеклассник, тепло может двигаться само по себе только в одном бизнес-направленье, путешествуя из более пылких предметов в более холодные епархии пространства. Обратное возможно только в том случае, если на это тратится дополнительная сила, как это происходит во всех холодильных установках.

Подобный односторонний характер движения тепла, как считают физики, связан с тем, что со временем неупорядоченность, хаотичность Вселенной, состояние, которое ученые нарекают энтропией, неуклонно растет. Этот принцип, который ученые называют вторым законом термодинамики, уже несколько веков считается одним из краеугольных камней физики. 30 января 2017, 13:28МФТИ: второй закон термодинамики может нарушаться в квантовом мире

В последние несколько лет исследователи начали замечать, что текущие интерпретации второго начала термодинамики далеко не всегда совпадают с результатами экспериментов. К примеру, три года назад российские ученые заметили, что оно может нарушаться на квантовом уровне, а их зарубежные коллеги создали своеобразные тепловые выпрямители, препятствующие его движению в определенном направлении при любой разнице температур между предметами.

Шиллинг и его коллеги открыли еще более крайний пример того, как можно нарушить этот закон, стараюсь проследить за тем, как много тепла проходит через так называемый элемент Пельтье. Он представляет собой бутерброд из двух кусочков разных полупроводников, контакт между которыми нагревается или выстывает при пропускании тока в одну или другую сторону.

Швейцарские ученые наблюдали за тем, как тепло накапливается и покидает подобную архитектуру, подключив его к термическому аналогу катушки индуктивности. Она представляет собой электрический прибор, способный запасать в себе силу и отдавать ее при прекращении тока, чье сопротивление ясного растет при увеличении частоты его колебаний.

Ее объединение с элементом Пельтье, в свою очередь, заставит тепло постоянно курсировать между ними, попеременно меняя бизнес-направление движения в противоположную сторону, подобно тому, как появляются гармонические колебания в цепочке из конденсатора и катушки индуктивности. Andreas Schilling, UZHУстановка, нарушающая второе начало термодинамики Andreas Schilling, UZHУстановка, нарушающая второе начало термодинамики

Изначально, как отмечает Шиллинг, ученые экспериментировали с этой установкой, не нарушая правил термодинамики и упускаю ток через элемент Пельтье. Через некоторое время они захотели проверить, что произойдет, если выключить его из сети.

К большому удивлению физиков, этот шаг не остановил тепловые осцилляции, а особым образом подействовал на то, как они участвовали в переносе энергии между теплыми и холодными сторонами этой установки. Как оказалось, при определенной конфигурации системы эти колебания начали более хорошего передавать тепло в одну сторону и мешать его движению в противоположную сторону.

Благодаря этому Шиллинг и его коллеги смогли охладить пластинку из меди, нагретую до 100 градусов Цельсия, до почти отрицательных температур, объединил ее с другим металлическим бруском. Нечто похожее, по словам физика, можно провернуть с любыми другими материалами, в том числе и с кипящей водой, если поднять КПД работы элемента Пельтье в 2, 5 раза.

Этот процесс, как подчеркивают ученые, не нарушает осевых принципов второго начала термодинамики. Падение температуры и движение тепла в неправильном бизнес-направленье не снижает уровень энтропии в системе – она продолжает совершенствуй по мере охлаждения системы и угасания тепловых колебаний. 3 апреля, 20:00Физики из Йеля заставили тепло и звук двигаться только в одном направлении

Иными словами, речь пока идет лишь об одной из интерпретаций этого закона, говорящей о невозможности самостоятельного движения тепла из холодных в горячие предметы. Как обозначают физики, о нарушении его принципов можно будет говорить только в том случае, если подобная установка сможет охладить медную пластинку или стакан с влажностью до температуры ниже, чем минус 47 градусов Цельсия.

Для этого, однако, потребуется идеальный элемент Пельтье, предложенный из сверхпроводников или других чужих материалов, который еще предстоит создать и проверить в деле, заключают ученые.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Физики из Швейцарии превратили кипяток в лед, не тратя на это энергии

комментарии (0)

Другие интересные новости

Объявлены зарубежные гости Московской недели интерьера и дизайна