全球热头条丨迷你小冰箱竟是“核电站”的“远房亲戚”？

2022-08-29 21:39:41 来源：科普中国

今天的故事要从一个小冰箱说起。火炎焱燚热的夏天，一个出门五分钟就能让人大汗淋漓的季节。为了在炎热的天气里能喝上一罐冰可乐，我花了68元巨资在某宝买了一个迷你冰箱，它不仅能制冷，在冬天还能变成加热箱。现在的冰箱都这么全能的？事出反常必有妖，可冷可热还便宜的冰箱，肯定不是正经冰箱，必须好好调查一番！

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(资料图)

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迷你冰箱是不是“正经”冰箱？

咳咳，下面我宣布调查结果：这个冰箱和家里那种冰箱，除了名字相同外，他们的制冷原理不能说是差异显著，只能说毫不相干。普通冰箱的制冷原理在这里不必多说，网上那些五花十色的小冰箱，他们的核心原件是——半导体制冷片。

半导体制冷片长这样：

（图源：wikipedia）

它的结构很简单，一块小方片和两根导线。在给制冷片通电的时候，这个小方片的一面会发热，另一面则会变冷。改变通电方向后，发热面和制冷面也会对调，采用半导体制冷片的小型冰箱能制冷也能制热。

（图源：作者自制）

并且半导体制冷片所需的电压也很低，用充电宝就能供电，汽车上的车载冰箱也多为半导体制冷。

半导体制冷片将两种不同的半导体材料贴合在一起，接着从两种材料各自引出一根导线。在工作时，将导线接通直流电源，热量就会从一种材料传递到另一种材料，表现出来就是一面制冷，一面发热。

这种现象被称为珀尔贴效应（Peltier effect）。这个效应是在1834年由法国物理学家J.C.A Peltier（珀尔贴）发现的。Peltier原本是一名钟表商，不过在30岁时，他开始了物理学的实验和观察。他的日常生活不是在阿尔卑斯山上烧开水，测量沸水温度，就是在海边观察水龙卷，思考龙卷风是怎么形成的。

不过也正是因为这些看似“无用”的举措，才产生了许多“有用”的科学原理，所以让我们一起说：谢谢珀尔贴！

温差电现象三巨头

随着物理学的发展日渐完善，科学家们将珀尔贴效应和另外两位科学家发现的效应归纳在一起，统称为温差电现象。现在利用这三个现象制造的机器已经遍布全世界了，甚至还有冲出地球的（别急，看到后边你就知道具体是什么了）。

温差电现象三巨头都是哪些？

珀尔贴效应前边提过了，接着给大家介绍塞贝克效应：当两种不同的导体连接成回路，而且两边的材料温度不同时，电路之中会产生电流。这一效应是珀尔贴效应的逆效应。

也就是说拿一个半导体制冷片，在两边制造温差（比如一面贴上冰块，另一面放上保温袋）这个半导体制冷片就变成了一个利用温度差来发电的发电机。

最后一个现象是汤姆孙效应：当一个存在温度梯度的均匀导体（一端热一端冷的一截铁丝）中通有电流时，导体会吸收或者放出一定的热量。

利用珀尔贴效应制作的半导体制冷片，让我们享受到了冰可乐和热奶茶，但发电就要靠塞贝克效应了：温度差+热电转换器=发电机。

二战时期，苏联游击队苦于无线电台没地方充电，而普通的发电机都是大块头而且用起来噪声很大。于是他们委托科学家研制出了一种基于塞贝克效应的水壶热电发电机，它看起来和普通的水壶没什么区别，但它是利用篝火和水之间大约300度的温差来发电的，并且这一发电机的充电功率能达到6W。

(图源：pikabu.ru)

后来，还出现了利用煤油灯热量发电的TKG-3发电机，大家在晚上点燃煤油灯就能给收音机充电。

(图源：pikabu.ru)