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全球熱頭條丨迷你小冰箱竟是“核電站”的“遠房親戚”？

2022-08-29 21:39:41 來源：科普中國

今天的故事要從一個小冰箱說起。火炎焱燚熱的夏天，一個出門五分鐘就能讓人大汗淋漓的季節。為了在炎熱的天氣里能喝上一罐冰可樂，我花了68元巨資在某寶買了一個迷你冰箱，它不僅能制冷，在冬天還能變成加熱箱。現在的冰箱都這么全能的？事出反常必有妖，可冷可熱還便宜的冰箱，肯定不是正經冰箱，必須好好調查一番！

訪問：

(資料圖)

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迷你冰箱是不是“正經”冰箱？

咳咳，下面我宣布調查結果：這個冰箱和家里那種冰箱，除了名字相同外，他們的制冷原理不能說是差異顯著，只能說毫不相干。普通冰箱的制冷原理在這里不必多說，網上那些五花十色的小冰箱，他們的核心原件是——半導體制冷片。

半導體制冷片長這樣：

（圖源：wikipedia）

它的結構很簡單，一塊小方片和兩根導線。在給制冷片通電的時候，這個小方片的一面會發熱，另一面則會變冷。改變通電方向后，發熱面和制冷面也會對調，采用半導體制冷片的小型冰箱能制冷也能制熱。

（圖源：作者自制）

并且半導體制冷片所需的電壓也很低，用充電寶就能供電，汽車上的車載冰箱也多為半導體制冷。

半導體制冷片將兩種不同的半導體材料貼合在一起，接著從兩種材料各自引出一根導線。在工作時，將導線接通直流電源，熱量就會從一種材料傳遞到另一種材料，表現出來就是一面制冷，一面發熱。

這種現象被稱為珀爾貼效應（Peltier effect）。這個效應是在1834年由法國物理學家J.C.A Peltier（珀爾貼）發現的。Peltier原本是一名鐘表商，不過在30歲時，他開始了物理學的實驗和觀察。他的日常生活不是在阿爾卑斯山上燒開水，測量沸水溫度，就是在海邊觀察水龍卷，思考龍卷風是怎么形成的。

不過也正是因為這些看似“無用”的舉措，才產生了許多“有用”的科學原理，所以讓我們一起說：謝謝珀爾貼！

溫差電現象三巨頭

隨著物理學的發展日漸完善，科學家們將珀爾貼效應和另外兩位科學家發現的效應歸納在一起，統稱為溫差電現象。現在利用這三個現象制造的機器已經遍布全世界了，甚至還有沖出地球的（別急，看到后邊你就知道具體是什么了）。

溫差電現象三巨頭都是哪些？

珀爾貼效應前邊提過了，接著給大家介紹塞貝克效應：當兩種不同的導體連接成回路，而且兩邊的材料溫度不同時，電路之中會產生電流。這一效應是珀爾貼效應的逆效應。

也就是說拿一個半導體制冷片，在兩邊制造溫差（比如一面貼上冰塊，另一面放上保溫袋）這個半導體制冷片就變成了一個利用溫度差來發電的發電機。

最后一個現象是湯姆孫效應：當一個存在溫度梯度的均勻導體（一端熱一端冷的一截鐵絲）中通有電流時，導體會吸收或者放出一定的熱量。

利用珀爾貼效應制作的半導體制冷片，讓我們享受到了冰可樂和熱奶茶，但發電就要靠塞貝克效應了：溫度差+熱電轉換器=發電機。

二戰時期，蘇聯游擊隊苦于無線電臺沒地方充電，而普通的發電機都是大塊頭而且用起來噪聲很大。于是他們委托科學家研制出了一種基于塞貝克效應的水壺熱電發電機，它看起來和普通的水壺沒什么區別，但它是利用篝火和水之間大約300度的溫差來發電的，并且這一發電機的充電功率能達到6W。

(圖源：pikabu.ru)

后來，還出現了利用煤油燈熱量發電的TKG-3發電機，大家在晚上點燃煤油燈就能給收音機充電。

(圖源：pikabu.ru)