玻璃的热图以摄氏度表示其温度。

 

杯子不应该煮开。但它确实。

 

一组物理学家在电炉中用电压击穿小玻璃立方体，就像你从家里的插座里得到的一样。这是足够的电加热玻璃，它已经是相当温暖的从周围的热炉。但是它不应该有足够的电流来烧开玻璃。玻璃要到比电流应该产生的温度高出几千度才会沸腾。然而，在他们的烤箱里， 杏耀平台注册优惠 ，当电流流动并产生电场时，物理学家们看到一缕薄薄的蒸汽从玻璃样品中升起。

 

要做到这一点，杏耀下载app电流必须集中在玻璃的一个部分，不均匀地传递能量。但有一个问题:这是违法的。

 

事情是这样的:当电流通过一种均匀的材料时，它应该使整个材料均匀受热。科学家们以英国化学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳(James Prescott Joule)的名字命名这种现象，称之为“焦耳第一定律”(Joule’s first law)。这是一个基于能量守恒定律的物质事实，能量守恒定律是支配我们宇宙的最基本的定律之一。我们每天都能在工作中看到它;如果没有焦耳定律，灯泡灯丝就不会发出漂亮的、甚至是发光的光。

 

但这股潮流似乎违反了法律。不仅水蒸气从玻璃的某些部分上升，而且一个热点(在红外摄像机上可以看到)在其表面上令人眼花缭乱地舞动。在他们的实验中，热点一次又一次地出现。

 

“这种玻璃在最细微的层面上是均匀的，”宾夕法尼亚州伯利恒利哈伊大学(Lehigh University)的材料科学家希曼舒杰恩(Himanshu Jain)说。

 

玻璃是绝缘体，不能很好地传导电流;不管多么小，预计大部分电流都将转化为热能。Jain说，传统的关于焦耳第一定律的想法是，电流会均匀地加热玻璃，导致它慢慢地融化和变形。在大多数情况下，这就是实际情况。

 

“我们研究了在电场作用下热玻璃的软化，”Jain说，“这是以前没有人做过的事情。”

 

结果表明，不均匀的加热将大量能量倾倒在阳极附近的玻璃中，阳极是电流的入口。所以玻璃在那里融化和蒸发，即使它在其他地方保持固态。热点地区的温度比其他地方要高得多。在某一时刻，玻璃的一个区域在30秒内加热了约2500华氏度(1400摄氏度)。

 

焦耳定律被打破了吗?是也不是，杰恩说;从宏观上看，似乎是这样。微观上来说，答案是“不”——它只是不再适用于整个玻璃。

 

根据焦耳第一定律，均匀的电场使材料均匀受热。但在高温下，电场不仅会加热玻璃，还会改变其化学成分。

 

Jain说，当带正电荷的离子(剥离了带负电荷的电子的原子)被击飞并带着电荷穿过玻璃时，电场就会穿过玻璃。最轻的离子先移动，携带电流。

 

这个装置中的玻璃是由氧、钠和硅制成的。钠，一种结合松散的轻量离子，承担了大部分的能量传输。一旦有足够的钠离子移动，就会改变阳极附近玻璃的化学成分。一旦化学物质发生变化，玻璃就更像是两种不同的材料，杏耀app焦耳定律就不再适用。一个热点形成。

 

以前没有人注意到这种效果，Jain说，可能是因为直到杯子已经很热了它才开始起作用。实验中的材料直到熔炉达到约600华氏度(316摄氏度)时才出现热点，这对玻璃来说不是很热，但比大多数使用玻璃的电机和电力工作的环境要热得多。

 

不过现在，科学家们已经找到了为什么杯子会沸腾的原因。这本身就很令人兴奋。