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物理太重要了,一定不能放弃啊!
前两天,我看到一篇关于“固态降温仪”的科学新闻,美国加州大学(UCLA)制造了一种可转换电和热能的薄膜(电热效应),可以根据外加电场的开或关而释放或吸收热。“该薄膜每克制冷功率高达2.8瓦”,这种降温仪可以“让一部三星智能手机电池的温度在5秒内降低了8摄氏度。相比之下,空气降温技术在50秒内仅降低3摄氏度。”
我有些好奇,就把文章找来看了看,可是这台降温仪让我的心凉透了:这完全就是瞎扯嘛,哪里能降温呢?
本来吧,一篇文章错了就错了,也没有什么了不起的,这种文章多了去了,何况CCTV也没有报道它。可是我这个人有些“SCI控”,对高档次文章崇拜得不得了,这篇工作可是发表在Science上的,而且还有大腕的捧场文章助兴,所以还是说两句吧。(以下数据和图片取自 R. Ma, et al., Highly efficient electrocaloric cooling with electrostatic actuation, Science 357 (6356), 1130-1134.)
高分子材料薄膜,7厘米长,3厘米宽,60微米厚,做出适当的电极,夹在两片铝板(大概6毫米厚)之间,就构成了这台固态降温仪。有一套电路可以让这个薄膜升温或降温,如左图所示,高温(红色区域)大约23度,低温(蓝色区域)大约18度,绿色区域为室温,大约20度。另外一套电路可以让这个薄膜与上方或下方的铝片贴在一起,如右图所示,交替操作就可以把热量从上面传递到下面了。制冷功率高达每克2.8瓦,就是用它来实现的。
把上方的铝板换成锂电池,就可以为三星手机电池降温了,在5秒内,电池温度就降低了8度,如上图所示。了不起吧!
可惜,这是不可能的。用点简单的物理知识就知道,这是不可能的。一次操作可以让60微米厚的薄膜的温度升降5度,贴到6毫米厚的铝板上,最多只能把它的温度降低0.05度,因为固体材料的比热都是差不多的。换句话说,如果想让温度降低一度,那么铝板的厚度就只能是300微米左右,也就是0.3毫米。再换一组数据,文章里说,制冷功率是每平方厘米30mW,那么,固体材料的比热大多是每度每克1焦耳左右,如果让材料的温度降低1度,也只能是300微米厚,正好是1厘米的百分之三。
所以,很可惜,这台固体降温仪让你失望了。也许你会说,人家明明就测出来了呀,这可是实验结果啊,发表在Science上,还有大腕捧场,难道还不如我在这里红口白牙地瞎白活?这么说吧,如果你给我一篇Science文章,再给我一本普通物理学教材,让我选边站,我只能说:我爱Science,但我更爱物理。
测量错误可能来自于哪里呢?具体原因我不知道,但我猜是因为他们需要加很高的电压,从而干扰了测量系统。
干掉了这台降温仪,我又想起了浙江高考的物理选考事件,不禁心头火起,我要大声疾呼:物理太重要了,一定不能放弃啊!
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GMT+8, 2024-11-22 20:08
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