迷你小冰箱竟是“核电站”的“远房亲戚”?

噜噜随心趣事 2024-10-11 22:04:40

当你在外面进行一整天的运动回到住所的时候,相信一定能体会到吧,在这炎热的夏天,你只想享受到一杯冰冰的饮料,将这丝凉爽感带入身体的各处,但是当你打开了你的迷你小冰箱后,却发现冰箱里的饮料早已没有一丝凉意。

而且对于小冰箱制冷功能不好的这个问题也已经是见怪不怪了,其实小型冰箱的制冷原理并不复杂,主要是依靠半导体制冷片来工作。

可能有的人会问半导体制冷片是什么?

为什么这款冰箱会和“核电站”扯上关系?

带着这两个疑问,我们就来了解一下半导体制冷片的工作原理以及它和“核电站”之间的关系。

半导体制冷片的工作原理。

半导体指的是一种介于导体和绝缘体之间的材料,根据温差变化可以表现出不同的电导率,有很强的特殊性。

而今天要说的这个半导体制冷片就是一个电能和热能双向转化的器件,原理就是利用一个叫做“珀尔贴效应”的现象。

那么什么是“珀尔贴效应”呢?

珀尔贴效应简单来说就是带电粒子在不同温度下产生不同的热能流动,比如说当你将一片热的披萨放置在冰箱中,一段时间后你就会发现曾经热乎乎的披萨变得冷了,是因为冰箱内的空气将热量吸收并排出,这个过程就是“珀尔贴效应”的一种体现。

日本的名厨用这个方式将食材中的水分强力吸附,让食材变成透明的胶状物质,这就是表面上的透明感,而实际上却保持了很高的鲜美口感,常见于寿司等日料中。

而珀尔贴效应也被广泛用在首饰、美妆以及食品中的保鲜上,此外还有许多工业设备中也有类似的实现效果。

所以一般作为小冰箱制冷装置的话,使用较大型压缩机达到目的,不仅笨重,而且还发出的噪音比较大,这样就会给小冰箱增添很多烦人的元素,所以如果小冰箱使用半导体制冷片进行制冷的话,不仅噪音低,而且占用空间小,不仅实现了制冷效果,还大大降低了空间占用面积。

所以说,与其说小型冰箱不制冷,不如说这是小冰箱本身就采用了这样的制冷方式,导致其制冷效果不佳,但半导体制冷片在其它方面仍然具有很大的优势。

而上面所提到压缩机制冷,大家应该都不陌生,就是比较便宜靠谱的大部分家用电冰箱都会使用这种方式,之所以这么说,是有以下原因。

首先是因为压缩机在整个运行过程中,其噪音比较大,压缩机主要是通过控制气体的压力来调节气体温度,从而实现家庭制冷目的,从而使气体在散热过程中成为液体再到蒸发成气体,如此周而福彩3d推荐诗轮回不断,所以家用冰箱压缩机在运转过程中,会产生一定的噪音。

其次是能耗问题,有研究表明每十年电冰箱消耗能量会增加大约30%到40%,如果使用压缩机制冷的话,就会导致这个数据显著上升,进而增加能源消耗,所以综合考虑各种因素,家用电冰箱更有利于环保和经济问题。

此外,还有一个原因就是家用电冰箱使用压缩机制冷造价便宜,一般市面上售价人民币几百块钱一台的小冰箱基本上都是采用压缩机制冷装置。

而半导体制冷片造价较贵,所以如果小型冰箱要采用半导体制冷片的话,整个售价都会有所提高。

但也并不是说半导体制成品就没有市场,上面我们举例的日本名厨所使用到的就是半导体制冷片,还有一些高端酒柜等都是采用这种装置来控制温差的。

如我们常见的那些高档别墅中放置的一些高级红酒柜中,大多就是使用这种精细控温装置。

三种效应之一——珀尔贴效应。

珀尔贴效应可以理解为温差电现象之一,这个现象除了刚刚讲到的珀尔贴效应之外,还有另外三个现象,其中第一个就是塞贝克效应,于是就有人会问了,这三个现象都是干嘛用的呢?

原来这三个现象都可以将温差转化为电流,从而用于发电,现在正在被科学家们研究如何进行更好的利用。

塞贝克效应又被称为“温差发电”,就是把两个不同导体连接成回路,在其中一处接入温度较高的热源后,会从热源处向温度较低的位置传导,这样就会在这条回路中形成一个电动势,同样可以将温差转化为电流。

在1859年,当时一些科学家首次将这一现象应用于发电机中,从而得到了第一款可以在不同环境下都能保证持续发电工作的发电设备,这种设备在当时可是大大提升了发电效率,而且一直沿用至今。

不过近代随着科技的发展,这项技术已经逐渐被更先进的方法取代,但在一些特殊领域仍然很有研究价值,比如说在极寒极热或高辐射之类的不适合人类进行科研活动的环境中,如果要对机组设置进行检修,就必须有供电条件,而在这些特殊环境条件下,塞贝克发动机计算是一种非常不错的方法。

汤姆孙效应是这三种因素中的一个次要现象,当我们向一根均匀分布温差的导体中通入电流,这时候会发现由于热量会随着时间持续传递,所以沿途每一个点都会因为不断吸收热量而变得越来越热。

汤姆孙效应可以利用这个原理构建出新的发电设备,比如说航天器上面我们所熟知的一种发电方式,就是用辐射来加热一个圆环,然后利用圆环表面的温差产生可以驱动涡轮旋转并通过发电机产生电能流动。

一款“核电站”装置——RTG。

RTG英文全称是“Radioisotope Thermoelectric Generator”,翻译过来就是“放射性同位素热电发动机”,其实就是将一种聚变晶体通过核衰变释放出的高能射线转换为直流电,从而对航天器进行供电,是一种高效单向光伏转化设备,不可逆向,是目前判断出来的一种最有效核能转化方式。

RTG发电装置从19世纪初期发现塞贝克效应以来,就开始商用化研究,并且先后于1961年、1972年、1987年等年份相继投入工作,早在1961年的苏联火星探测器2号上就带着这种发电装置进行工作,到现在共经历了6次成功商业应用。

这种发电装置非常适合用于一些动力问题比较困难,而且又不能长时间送往地面进行充电或者更换燃料的探测任务,所以RTG是航天器在极端环境中供电的问题非常有效解决方案,被NASA称之为一种“超级电池”。

众所周知,宇宙中的环境极其复杂,而航天器需要穿越大量的复杂空间环境,所以遇到的问题也是多种多样,有一种就叫做太阳风,这个东西是什么呢?

它就是太阳表面发射出大量高速运动带有正电荷和负电荷粒子,由于这些粒子高速运动,所以会带来很强劲的冲击力,并且由于它们具有一定比例的正负电子荷,所以势必会对航天器上的电子设备造成一定影响。

因此航天器设计师们需要设计一些具体方案来躲避这些粒子,也就是我们熟悉的防辐射板,其主要功能就是减少粒子对内部设备电子元件造成伤害,同时也起到隔热保温性质。

这种防辐射板减轻了该探测器内部电子元件应该承受的严酷程度,所以这样一项至关重要设备必须保证在高温情况下正常工作,并且其工作过程是极端安全和稳定无噪音,让探测器超越人类探索火星过程的一项伟大成就。

正是有这些稳定无噪声微观活动存在,使得火星探测器能够在7200公里厚的大气层和3000多个炽热沙丘之间穿梭探索,在极端环境下寻找火星上曾经生命活动的信息,这是NASA考察火星计划第一个成功落地火星表面的里程碑式巨大发现成果。

小编觉得

关于迷你冰箱这个话题其实还有许多切入角度,比如未来迷你冰箱将如何智能化,比如用户习惯控制调温技术,又比如智能远程控制系统等,我们一定也曾设想这样的未来,但这些设想要实现还需要时间等待材料科学与智能技术的发展进步。

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