Швейцарские физики разработали на удивление простое устройство для временного трансфера тепла с холодного объекта на теплый без внешнего источника энергии. На первый взгляд кажется, что этот процесс противоречит фундаментальным законам физики.

Если поставить чайник с кипятком на кухонный стол, он постепенно остынет. Однако его температура не упадет ниже температуры стола. Так повседневный опыт иллюстрирует второй закон термодинамики, который утверждает, что энтропия изолированной системы должна со временем нарастать.

Результаты эксперимента физиков Цюрихского университета, на первый взгляд, противоречат второму закону термодинамики. Они сумели охладить девять грамм меди со 100 °C до температуры существенно ниже комнатной безо всякого внешнего источника энергии. Теоретически, созданное ими устройство могло бы превратить воду в лед, сообщает Phys.org.

Для выполнения такого трюка ученым понадобился элемент Пельтье — компонент, который часто применяется для охлаждения мини-баров в отелях. Он превращает электрический ток в разность температур. В прошлом ученые уже использовали его вместе с индуктором и наблюдали, как энергия постоянно перетекает между двумя телами, меняя направление.

Прежде швейцарские физики оперировали колебаниями температуры с помощью источника энергии. Теперь же они впервые доказали, что процесс может идти «пассивно». Тепловые осцилляции не прекращаются, тепло направляется от холодной меди к ванне с водой температурой 22 °C, не принимая временно форму другой энергии.

Несмотря на эту «термодинамическую магию», исследователи смогли показать, что все происходящее не противоречит законам физики. Для этого они рассмотрели изменение энтропии во всей системе и обратили внимание, что со временем она нарастает — в полном соответствии со вторым началом термодинамики.

Хотя ученые зафиксировали разницу всего лишь в 2 °С по сравнению с температурой окружающей среды, они считают, что ограничения связаны с производительностью коммерческих доступного элемента Пельтье. По их расчетам, при тех же условиях возможно было бы добиться охлаждения до –47 °C, используя «идеальный» элемент Пельтье, который еще не изобретен.

«При помощи такой простой технологии можно было бы охлаждать большие объемы твердых, жидких или газообразных материалов гораздо ниже комнатной температуры без расхода энергии», — говорит профессор Андреас Шиллинг, руководитель исследования.

Впрочем, он признает, что до практического применения изобретения еще далеко. Во-первых, современные элементы Пельтье недостаточно производительные. Во-вторых, текущая конструкция устройства предполагает использование сверхпроводящих индукторов для минимизации потерь.