目前大家應(yīng)該是對(duì)熱傳遞的三種方式（發(fā)現(xiàn)一種全新的熱傳遞方式）比較感興趣的，所以今天好房網(wǎng)小編CC就來為大家整理了一些關(guān)于熱傳遞的三種方式（發(fā)現(xiàn)一種全新的熱傳遞方式）方面的相關(guān)知識(shí)來分享給大家，希望大家會(huì)喜歡哦。

熱傳遞的三種方式（發(fā)現(xiàn)一種全新的熱傳遞方式）

熱傳遞的三種方式

在初高中的物理學(xué)課上，都會(huì)涉及聲、光、電、力、熱這幾個(gè)部分。其中在講到熱力學(xué)時(shí)，老師通常會(huì)說，熱傳遞有三種方式：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射。

那這三種方式該如何去理解呢？

首先，我們要知道的是，萬物都是由粒子構(gòu)成的。但是粒子自身并不是原地不動(dòng)，而是到處亂晃的。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，同等條件下，溫度越高的物體的分子總體的運(yùn)動(dòng)越是劇烈，反之亦然。也就是說，分子總體的動(dòng)能和溫度是有關(guān)的?？茖W(xué)家用分子的平均動(dòng)能來描述溫度。分子的平均動(dòng)能越高，溫度就越高，反之亦然。

一般來說，熱能其實(shí)都是從高溫向低溫來進(jìn)行傳遞。其中，熱傳導(dǎo)的本質(zhì)就是一個(gè)分子向另一個(gè)分子傳遞動(dòng)能；

熱對(duì)流是指流體的宏觀運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致流體各部分之間發(fā)生了相對(duì)位移，冷熱流體就會(huì)發(fā)生互相摻雜，也就實(shí)現(xiàn)了熱量傳遞的過程；

熱輻射是指物體通過電磁波輻射來傳遞熱量，太陽輻射就是典型的熱輻射。

我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，以往的熱傳遞方式都是我們可以通過宏觀的手段來進(jìn)行觀測(cè)的。但是一直以來，在這個(gè)領(lǐng)域有個(gè)看不到的“幽靈”纏繞著科學(xué)家們。在真空中如果要實(shí)現(xiàn)熱傳遞，按照上面說到的三種方式，目前來看只有通過電磁波。那如果沒有電磁波，能實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞嗎？

事實(shí)上，科學(xué)家早就發(fā)現(xiàn)了，在納米尺度上，承載大規(guī)模的集成電路設(shè)備的電子元器件傳遞熱量要比理論激素按要高出一些來。那這些高出理論的熱量是從哪里來的呢？

這個(gè)問題一直就沒有能夠很好地被解決。

第四種熱傳遞方式

最近，由物理學(xué)家張翔帶隊(duì)的考研團(tuán)隊(duì)，通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了，在納米尺度之下，真空環(huán)境下會(huì)發(fā)生真空聲子傳熱，也就是一種全新的熱傳遞方式。他們還在《自然》上發(fā)表了相關(guān)的學(xué)術(shù)論文。這里補(bǔ)充一點(diǎn)，這里的“聲子”是翻譯而來的一個(gè)名字，它的傳遞是不需要介質(zhì)的，是在真空狀態(tài)下完成的。那張翔的團(tuán)隊(duì)是如何證實(shí)的呢？

要了解這個(gè)過程，我們就得先來說一說量子力學(xué)。在量子力學(xué)的框架當(dāng)中，真空其實(shí)不空，而且還非常的熱鬧。根據(jù)量子力學(xué)，我們知道，真空中雖然不存在實(shí)粒子，但是卻存在著虛粒子。而虛粒子并不是單個(gè)出現(xiàn)的，而是成對(duì)出現(xiàn)的，一正一反，并且會(huì)在極其短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生湮滅。

雖然虛粒子對(duì)會(huì)在短時(shí)間內(nèi)快速湮滅，但是它們卻十分活躍，不斷地出現(xiàn)和消失，所以真空在這個(gè)尺度下是非常熱鬧。

而在不斷地湮滅I產(chǎn)生地過程當(dāng)中，還會(huì)伴隨著力地作用?？茖W(xué)家還真的用時(shí)間驗(yàn)證過這個(gè)力的作用。

它們把兩塊平板平行放置到足夠近的距離，這時(shí)候兩個(gè)平板之間就會(huì)產(chǎn)生一種吸引力，這其實(shí)就是虛粒子造成的，最后會(huì)把兩個(gè)平板吸引到一起?？茖W(xué)家也把這個(gè)叫做：卡西米爾效應(yīng)。

卡西米爾效應(yīng)讓我們明白一個(gè)道理，虛粒子對(duì)產(chǎn)生的力可以穿越真空進(jìn)行傳導(dǎo)，那有沒有可能在這個(gè)過程中實(shí)現(xiàn)真空聲子傳熱呢？

張翔所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)就是想要測(cè)出這個(gè)過程是否由熱傳遞。他們把兩塊100納米厚的氮化硅薄膜在真空中平行放置，并且控制兩個(gè)薄膜一端熱，一段冷。

于是，他們就發(fā)現(xiàn)，隨著兩個(gè)薄膜之間的距離逐漸減少，薄膜的溫度慢慢地趨于一致。即便是讓一開始兩個(gè)薄膜的溫度差達(dá)到25度，在隨著薄膜距離的靠近，溫度也會(huì)趨于一致。

也就是說，在這個(gè)過程中，熱能從溫度高的薄膜傳遞到了溫度低的薄膜上，這其實(shí)就是通過真空聲子傳熱實(shí)現(xiàn)的。只不過，這種熱傳遞極其微弱，還不到熱輻射所引起的熱傳遞的4%。這也是為什么這種熱傳遞的機(jī)制很難被發(fā)現(xiàn)的主要原因，但它很有可能是熱傳遞的三種方式之外的第四種。未來是否會(huì)改寫現(xiàn)有的物理學(xué)教材，還需要全球的相關(guān)學(xué)者對(duì)整個(gè)機(jī)制和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行復(fù)現(xiàn)和確定。

真空聲子傳熱有什么用？

相信很多人也會(huì)想即便是整個(gè)事實(shí)被確認(rèn)了，那又能如何呢？

其實(shí)整個(gè)發(fā)現(xiàn)會(huì)深深影響我們的生活，我們就舉一個(gè)例子。如今的許多精密儀器都達(dá)到了納米尺度，尤其是芯片已經(jīng)做到7納米左右的水平。但是芯片的散熱問題一直無法得到解決，也成了科技發(fā)展的一個(gè)瓶頸之一。當(dāng)科學(xué)家完全搞清楚了真空聲子傳熱，那就可以優(yōu)化芯片的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步縮小體積，同時(shí)降低能耗和散熱。所以，這個(gè)熱傳遞的發(fā)現(xiàn)很有可能會(huì)改變芯片領(lǐng)域的發(fā)展。

而芯片效能的提高，也就會(huì)大幅度提高我們使用的手機(jī)、計(jì)算機(jī)等儀器的性能。

---

版權(quán)說明： 本文由用戶上傳，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除！

---

標(biāo)簽：