2019年4月22日
物理学家苏黎世大学（UZH）发明了一种非常简单的装置，它允许热量瞬间从冷物体流向热物体，而不需要外部电源。令人着迷的是，这个过程似乎主要与物理学的中心定律相矛盾。
从理论上讲，这种实验装置可以使冰水变成冰，而不使用任何能量。（图片信用：Andreas Schilling，Uzh）
如果将水的茶壶放在厨房桌子上，它会慢慢冷却。但是，它的温度未预期下降到表的下方。正是这种日常经验描述了物理学的基本规律 - 第二种热力学定律 - 这定义了封闭自然系统的熵必须随着时间的推移而扩大。或者，更简单地说：热量可以自身流动，只能从较冷的物体升温而不是较冷的温暖物体。
冷却低于室温
乌兹大学物理系安德烈亚斯·席林教授的研究小组所做的最新实验结果似乎对热力学第二定律提出了挑战。科学家们在不使用外部电源的情况下，成功地将一块9克的铜从100℃以上冷却到远低于室温的温度。
从理论上讲，这种实验装置可以使冰水变成冰，而不使用任何能量。
安德烈亚斯·席克，苏黎世大学物理系教授（Uzh）。
创建振荡热流
为了实现这一目标，科学家使用珀耳帖元素，通常使用的部件，例如，在酒店客房里凉爽迷你吧。这些元素可以将电流改变为温度差异。科学家们已经在先前的实验中使用了这种元素，与电感器有关，以开发振荡的热流，其中两个体之间的热量不断改变方向。在这种情况下，热量也暂时从较冷于较温暖的物体流动，使得较冷的物体进一步冷却。这种类型的“热振荡电路”实际上具有“热电路电感”。它以与电振荡电路相同的方式操作，其中电压与连续变化的符号摇摆。
物理定律完好无损
到目前为止，Schilling的团队刚刚使用一种能源工作了这些热振荡电路。科学家们目前首次证明，这种热振荡电路也可以“被动”工作，即不需要外部电源。热振荡仍在发生，一段时间后，热量直接从较冷的铜流到温度为22°C的较热的锡槽，而不会瞬间转化为另一种形式的能量。尽管如此，作者们还是证明了这个过程并没有真正推翻任何物理定律。为了验证这一点，他们考虑了整个系统的熵变化，并揭示了熵随时间的增加而增加——完全符合热力学第二定律。
潜在的应用还有很长的路
尽管研究小组注意到与实验中的环境温度相比只有约2°C的差异，但这主要是因为所使用的商用珀耳帖元件的性能限制。根据Schilling的说法，如果可以使用“理想”珀耳帖元件（尚未构思），理论上可以在相同环境下实现最高-47°C的冷却：“通过这种非常简单的技术，可以冷却大量的热固体，液体或气态材料，远低于室温，没有任何能量消耗。”欧洲杯足球竞彩
无源热电路也可以像优选的那样频繁地使用，而无需将其连接到电源。然而，席克宁承认这一方法的大规模应用仍然需要很多时间。其中一个原因是目前可用的珀耳帖元素无法充分。另外，现有的设置需要使用超导电感器来缩减电力损耗。
建立了挑战的看法
Uzh物理学家认为工作比简单的“原则证明”研究更加值得注意：“乍一看，实验似乎是一种热力学魔法，从而挑战在一定程度上，我们对热量流动的传统看法。”