爱因斯坦最伟大的发明 爱因斯坦的发明
文章插图
爱因斯坦的发明(爱因斯坦最伟大的发明)
专家:朱光思
生物学硕士科学作家
众所周知，爱因斯坦是一位伟大的物理学家 。他突破了“光子”的概念，解释了光电效应，获得了1921年诺贝尔物理学奖 。
【爱因斯坦最伟大的发明 爱因斯坦的发明】此外，爱因斯坦还解释了布朗运动的本质，提出了新的固体比热容理论，创立了狭义相对论和广义相对论...
1905年，爱因斯坦提出了狭义的光量子假说和完整的相对论原理，所以这一年被称为“爱因斯坦奇迹年” 。
由于爱因斯坦等人的不懈努力，20世纪的物理学发展迅速 。但是，很少有人知道，这么伟大的物理学家，竟然发明了一台没有外挂的冰箱！
一次事故，三项发明
这个故事发生在1926年的柏林 。爱因斯坦在报纸上看到一家人因冰箱冷凝管破裂，二氧化硫、氯甲烷等制冷剂气体泄漏而中毒死亡 。爱因斯坦开始思考是否可以制造出无毒的冰箱，于是他去找L.Szilard讨论，寻找可行的方法 。
利奥·西拉德(Leo szilard)这个名字你可能不熟悉，但你一定熟悉他参与发明的两件事——原子弹和核反应堆 。
匈牙利裔美国核物理学家西拉德(Szilard)构想并讨论了核裂变中维持链式反应的原理，提出了临界质量的概念，参与了曼哈顿计划(美国战争部的原子弹计划)，并与恩格利奇·费米(Englich Fermi)等人在芝加哥大学建立了人类第一座核反应堆“芝加哥堆-1” 。
西拉德于1958年获得阿尔伯特·爱因斯坦奖，1959年获得原子和平奖，并于1961年当选为美国国家科学院院士 。
让我们回到故事 。当时的爱因斯坦和西拉德见面后，仔细讨论了当时冰箱的工作原理:这些冰箱都是由冷凝器中液化的制冷剂蒸气冷却并释放热量，然后引入与冰室进行热交换的蒸发器，蒸发吸收的热量再次变成蒸汽，从而循环做功实现制冷 。
制冷剂的沸点与压力有关 。压力越高，沸点越高 。压力越低，沸点越低 。只有控制冷凝器和蒸发器中的压力，才能使制冷剂在规定的温度下液化或蒸发，达到循环放热和吸热的目的 。
爱因斯坦和西拉德
来源|原子遗产基金会
所以这个冰箱里最重要的结构就是减压的膨胀阀(节流阀)和增压的压缩机，哪一个的死都和压缩机有关 。
当压缩机对制冷剂加压时，需要做往复的机械运动 。爱因斯坦和西拉德认为这将导致密封部件的丢失和老化，最终有毒制冷剂——二氧化硫、氯甲烷等气体泄漏，使报纸上提到的那家人中毒 。
上世纪的冰箱
来源|海报时尚网
因此，爱因斯坦和西拉德计划设计一种没有移动部件的吸收式冰箱 。没有部件之间机械运动造成的损失，制冷剂自然可以被牢牢地密封在内部 。
与普通冰箱不同的是，这种冰箱不需要通电，只是通过改变液体和气体之间的气压来降低温度，从而达到制冷的目的 。
爱因斯坦和西拉德设计的吸收式制冷机示意图
来源|维基百科
他们在产生蒸汽的步骤上做了改变:不采用机械操作，而是加热低沸点的氨水，并提供高温高压的压缩机来产生制冷剂蒸汽 。
此外，爱因斯坦和西拉德不再使用有毒的氯甲烷和二氧化硫，而是尝试使用氨、丁烷和水，将氨气引入装有丁烷的长颈瓶中 。吸收氨气的丁烷沸点会降到室温以下而沸腾，丁烷的沸腾过程会吸收大量的热量达到制冷的效果 。
随后，沸腾产生的混合物将被引入水中，使氨和丁烷分离，并让它们进入下一个制冷循环 。
爱因斯坦和西拉德设计的冰箱冷却系统专利图
来源|颜瑜 。爱因斯坦的冷却器[J] 。大科技之谜，2013，(5):34-35 。
但是，这种设计的成本太高 。考虑到商业化生产的成本和收益，一直没有投入大规模工业化生产 。
爱因斯坦也认为这种吸收式制冷机的结构太复杂，需要找一种结构更简单的冷却器 。
于是他们提出了一个新的方案:扩散制冷机 。
扩散式冰箱示意图
来源| Alefeld G. Einstein as inv信息资源网络Entor [J].今日物理学，1980，33 (5): 9-13
扩散制冷机的原理和装置比较简单 。它以甲醇为制冷剂，利用自来水的水压向甲醇附近喷射高速水，在甲醇液面上方形成低压区，促进甲醇蒸发，实现制冷 。
当然，他们并没有就此止步 。爱因斯坦和西拉德接着提出了第三种冰箱的可能性:电磁冰箱(AEG式冰箱) 。
他们将液态金属密封在一个不锈钢圆筒中，并安装了一个可以在圆筒外产生磁场的线圈 。
推荐阅读
- 翡翠|都知道好料配好工，来看看工艺对翡翠到底有多大的影响？惊艳到你
- 扭腰能减肚子吗？
- 当强大的竞争对手采用无差异?独特的竞争优势
- 多大的孩子过儿童节？超过这个年纪就属于青年啦！
- 世界上最小的狗 世界上最大的狗
- 平凡成就伟大的故事?把平凡的事做好
- 茯苓粥的功效与作用
- 浮萍黑豆汤的功效与作用
- 腐皮银杏粥的功效与作用
- 事业单位|“冷门”事业单位公开招聘，门槛虽低但待遇佳，胆子大的别错过