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这种玻璃似乎违反了电学定律——这是实际情况

 
 
杏网平台官方网站 这种玻璃似乎违反了
 
 
玻璃杯不应该煮开。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,杏耀官方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,这已经是相当温暖的从周围的热熔炉。但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,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,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地受热。科学家们把这称为焦耳第一定律,以英国化学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳的名字命名,他在19世纪40年代初发现了这一定律。这是一个根植于能量守恒定律的物质事实,而能量守恒定律是支配我们宇宙的最基本法则之一。我们每天都能在工作中看到它;如果没有焦耳定律的作用,灯泡灯丝就不会发出漂亮的、甚至是发光的光。
 
“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;无论多么小,预计大部分电流都将转化为热能。Jain告诉Live Science,传统的焦耳第一定律预测,电流会使玻璃均匀加热,导致玻璃慢慢融化变形。在大多数情况下,这就是实际情况。
 
“我们研究了热玻璃在电场作用下的软化,”杰恩说,“这是以前没有人做过的事情。”
 
事实证明,这种不均匀的加热将大量的能量倾倒在阳极附近的玻璃中, 杏耀客服q3451-8577 ,阳极是电流的入口点。所以玻璃在那里融化和蒸发,即使它在其他地方保持固态。热点区域的温度比其他玻璃区域要高得多。在某一时刻,玻璃的一个区域在30秒内加热了2500华氏度(1400摄氏度)。
 
那么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。从微观上讲,答案是“不”——它只是不再适用于整个玻璃。
 
根据焦耳第一定律,均匀的电场应该使材料受热均匀。但是在高温下,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(除去带负电荷的电子的原子)被击飞并携带电荷穿过玻璃时,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,杏耀一种结合松散的轻量离子,承担了大部分的能量传输。一旦有足够的钠转移,它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,焦耳定律就不再适用了。一个热点形成。
 
贾恩说,以前没有人注意到这种效果,可能是因为直到杯子已经很热了,它才会起作用。实验中的材料直到熔炉温度达到600华氏度(316摄氏度)才出现热点,这对于玻璃来说不是很热,但是比大多数使用玻璃和电的电机工作的环境要热得多。
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