聲波的運用——聲音能夠製冷嗎?

2020-12-17 天極網資訊

知識點:用一根管子,管子的一端封閉,在管子的另一端裝上一個揚聲器,使管子中產生駐波,駐波中氣體分子不斷振動,並把熱量從振幅較小的地方傳到振幅較大的地方,也就是波腹部分。這時候,如果把一塊金屬板放置在波腹的位置,這塊金屬板就會吸收分子中的熱量,把熱傳走,從而使氣體變冷,冷空氣就能夠從冰箱或者房間裡吸收熱量,這就是聲波製冷。

隨著科技的進步和人們生活水平的提高,電冰箱已經進入千家萬戶,給人們的生活帶來了很多便利。然而,很長一段時間以來,電冰箱尤其是其內部的氟利昂對環境造成的汙染問題,也一直是人們關注的一個話題。因此,一些聲學研究者就一直試圖研製一種無汙染或者汙染極小的製冷裝置——利用聲音製冷的設備。那麼,問題來了,聲音真的也能夠製冷嗎?

關於聲波是否能夠製冷的問題,聲學大師瑞利很早就做過研究和討論。然而,真正實現聲波製冷則是在上世紀80年代。當時採用的方法其實是很簡單的,也就是用一根管子,管子的一端封閉,在管子的另一端裝上一個揚聲器,使管子中產生駐波,駐波中氣體分子不斷振動,並把熱量從振幅較小的地方傳到振幅較大的地方,也就是波腹部分。這時候,如果把一塊金屬板放置在波腹的位置,這塊金屬板就會吸收分子中的熱量,把熱傳走,從而使氣體變冷,冷空氣就能夠從冰箱或者房間裡吸收熱量,這就是聲波製冷。美國科學家研製的第一臺聲音制冷機已經在太空梭中做過實驗,能把一個物體的溫度降低100攝氏度。近年來,聲音製冷技術已經有了長足的進步,聲波製冷的家用電冰箱也已經研發成功。

除了冰箱,目前,聲波製冷還被運用到紅外傳感、雷達及其它低溫電子器件的降溫等領域。與常規民用製冷相比,低溫電子器件的製冷問題有自己的獨特之處,它要求較低的製冷溫度低,但對製冷量的需求不大,要求制冷機的機械振動小,可靠性高,而且必須小型輕量化。這些要求看似苛刻,但好在聲波製冷技術分分鐘都能滿足。因此,可以想見,聲製冷技術在低溫電子學器件製冷方面將有很好的應用前景。

利用聲波製冷技術製備的產品,不產生汙染,所用零件價格低廉,而且沒有運動部件,不容易壞,隨著技術的完善,聲製冷技術必將得到越來越廣泛的應用。

作者:小聲

圖片來源於網絡

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