磁場能改變熱量傳遞方向
發表時間 2017-07-12 14:39 來源 未知

  據《自然》雜志網站近日報道,意大利比薩的NEST納米科學研究所的科學家在最新研究中發現,磁場能控制個體間熱流傳遞的方向,使熱量可能從較冷個體傳遞到較熱個體。

  物理學家布萊恩·約瑟夫森曾在1962年預測,電子可以在兩個被一層薄絕緣體分開的超導體之間“打開通道”,這一過程在傳統物理學中是不允許的。約瑟夫森隨后制作了超導量子干涉器件(SQUIDs),SQUIDs包括兩個Y形的超導體,連接形成回路,還有兩個絕緣薄片夾在中間。

  該研究所的弗朗西斯科·賈佐托和瑪麗亞·何塞·馬丁內斯·佩雷斯測量了SQUIDs器件的熱特性,即里面的電子如何進行熱傳遞。他們對SQUIDs器件的一端進行了加熱,并測量了與之相連的電極溫度。結果發現,當他們改變穿過回路的磁場時,流過SQUIDs器件的熱量也會跟著變化。

  該發現在一定程度上顛覆了熱傳遞,使熱量可能從較冷個體傳遞到較熱個體。這顯然違反熱力學第二定律——熱量永遠從較熱個體傳遞到較冷個體。但賈佐托認為,上述過程其實完全合理,因為只有部分熱流發生相位變化。如果僅考慮單電子熱傳遞,凈流仍然是從熱端到冷端。

  這種熱流的變換可以依據該超導體的“相位”來解釋,波函數波峰和波谷的位置描述了SQUIDs器件回路中的超導電子對。最大熱流發生在當回路一半的波峰與另一半的波峰相遇時,反之,當波峰與波谷相遇,熱流處于最小值。磁場使這些相位相互轉換,從而改變熱流。

  荷蘭代爾夫特理工大學的克萊普維克認為,賈佐托他們的研究“可愛”但“不驚人”,并懷疑其實際應用價值。他說:“唯一可能的領域是固態制冷,取代低溫冷卻液。”

  但賈佐托認為,研究有助于實現微型高效熱機的開發。他也希望該研究成為“相干熱量”的基礎,用熱交換代替電信號傳遞信息。之前,賈佐托和其他人已經建造了用電而不是磁來控制熱交換的設備。

  (中國科技新聞網)

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