在玻璃似乎违背了基本的物理定律之后,一组使用电流和硅酸盐玻璃工作的科学家团队被吞噬了。
如果您通过材料将电流传递给电流,那么电流产生热的方式可以通过焦耳的第一定律。一次又一次地观察到它,当材料是均匀(或均匀)时,温度总是均匀分布。
但不是在最近的实验中。硅酸盐玻璃的一部分(只有一部分)变得如此热,以至于融化甚至蒸发。此外,它在比材料的沸点低得多的温度下这样做。
纯硅玻璃的沸点是2,230摄氏度(4,046华氏度)。在实验过程中,研究人员在均匀的硅酸盐玻璃中记录的最热温度为1,868.7摄氏度。
说whaaaat。
“计算并没有加起来可以解释我们所认为的简单标准焦耳加热,”工程师和材料科学家Himanshu Jain说利哈伊大学。
“即使在非常适度的条件下,我们也观察到玻璃的烟雾,这些玻璃需要比焦耳定律预测的要高的温度高!”
Jain和他的材料科学公司Corning Incorporated的同事正在调查他们的现象在上一篇论文中描述。在2015年,他们报告说,电场可以降低玻璃的温度,高达几百度。他们称这种“电场引起的软化”。
当然,这是一个特殊的现象,因此他们建立了另一个实验。他们将玻璃块放在炉子中,并以交替电流和直流电流的形式涂上100到200伏。
接下来,从阳极传达电流接触玻璃的位置散发出的一丝蒸气。
“在我们的实验中,玻璃在正面的一面比其余的玻璃更热了一千多摄氏度,这非常令人惊讶,因为玻璃一开始是完全均匀的,”贾恩说。
(McLaren等,《科学报告》,2019年)
这似乎是在焦耳的第一定律面前飞行的,因此该团队进行了更仔细的调查 - 发现玻璃杯没有始终的均匀性。电场在靠近阳极的一小部分中改变了纳米级上玻璃的化学和结构。
该区域的加热速度比玻璃的其余部分更快,直到成为一个热失控- 温度升高会进一步提高反馈回路的温度。
事实证明,结构变化和急剧的热量导致一小部分玻璃达到熔点,而其余材料保持坚固。
“与电子传导金属和半导体不同,随着时间的推移,随着电离导电玻璃的加热,随着形成纳米级碱止动物区域的形成,其加热变得极为不均匀,使得玻璃在阳极附近融化,甚至在其他地方蒸发,而在其他地方则保持固体,”研究人员在论文中写道。
换句话说,材料不再均匀,这意味着玻璃加热实验并不能完全改变我们如何应用焦耳的第一定律。
但这是一个令人兴奋的结果,直到现在,我们不知道材料实际上可能会因使用电流而失去其同质性。 (问题是,以前没有人尝试过将电玻璃加热到这些极端温度。)
因此,宇宙的物理定律仍然可以,因为一块玻璃没有破坏它们。但是焦耳的第一定律可能需要一些调整才能考虑到这种效果。
而且,当然,这是另一种理解,也可以以其他方式帮助我们。
“除了表明有必要符合焦耳定律的必要性外,贾恩说,“结果对于开发用于制造和制造玻璃和陶瓷材料的新技术至关重要。”
该研究已发表在科学报告。