要闻:麦克斯韦妖终于出现了？90年来科学家始终没搞明白装置原理

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把原来的科学带回家把科学带回家

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写文章的七君

1871年，英国物理学家詹姆斯·麦克斯韦提出了看起来违反热力学第二定律(系统自发熵增加)的妖怪麦克斯韦妖。

麦克斯韦妖可以根据速度将气体分子分为两个不同的房间，可以分为速度快和慢。

由此，有速度快的分子的房间的温度高，另一个房间的温度低，可以利用温差驱动热机工作，这是理想的永久动机。

后来有很多物理学家解释麦克斯韦妖没有违反热力学第二定律。 但是今天，我要介绍一种不用输入能量，就能把注入的气体分成热浪和冷浪的魔法机器。 没有必要通电也没有可以移动的部分，本质上是管子。

涡流管的设计:从中央注入高压空气，从左边溢出热气，从右边溢出冷气。

这种管道被许多物理学家称为麦克斯韦妖管，也称为涡流管。

这个涡流管看起来很平凡，没有妖罪的地方。 但是起床后，男人沉默了，女人流泪，学生秃头，老师心碎了。 90年来，许多物理学家试图说明其原理，但没有人彻底弄清其本质。

市售涡流管

让我们看看明尼苏达大学化学系教授chris cramer对涡流管的演示。

实验使用的涡流管，左边出热风，右边出冷风，左右金属棒为温度计。

上面流通压缩气体后，从长的一端发出热气，温度最高28℃，从短的一端发出冷气，温度最低1℃。

注入高压气体后，涡流管左右的温差逐渐变大，最高达到了27℃。

你可能想知道气体在涡流管内部做什么。

原本，输入的高压空气沿着长管子向前方流动时开始分层，更热的空气流向外轮，冷空气流向内轮。

因为物体堵塞在热气管的末端中央，所以这里只喷出热气。 中心的冷空气向相反方向反弹，从另一侧喷出。 压力越大，热风和冷风的温差也越大。

为了明确气流在涡流管内的动向，墨西哥国立自治大学的物理学家porta david等人用塑料和瓶塞制作了涡流管。

他们的设计和涡流管的最初设计一致

他们实验了5.72气压、17℃的气体，两个管喷出的气体温差为15℃。

然后他们在煤气里混合了婴儿爽身粉，真相出现了——

气体在涡流管内部看起来形成双螺旋。

除了这个双管二孔设计之外，还有单孔设计，但同样可以使用。 其实这是一端被堵住的管子。 有条件的同学可以在家试试，测定喷出的气体是否外层热，内层冷。

单孔设计的涡流管，向左放入压缩空气时，右中央会放出冷气，外周会放出热气。 图片来源: xue，yunpeng.theworkingprincipleofaranque-hilschvortextube.diss .. .

这个坏蛋的管子有90年的历史了。

1931年，法国物理学家georges j. ranque观察到涡流式分离器中央凉爽，外部炎热。

georges j. ranque

ranque一边用奶酪啄葡萄酒，一边叙述他对这种现象背后原理的推测，然后就没了。 因为当时的物理学家们不相信这种违背常识的现象。 不幸的是，ranque用涡流管理的企业也破产了。

1947年，他的稿子拿到了德国物理学家rudolf hilsch手中，hilsch开始认真研究，合并了超高引用的复印件，所以涡管有时被称为hilsch涡管，ranque什么都没有了。

涡流管的设计看起来非常简单粗暴，但其原理至今尚未明确。

一个简单的说明是，管道内部有压力梯度，外轮的气体是高压，中心是低压，根据气体压缩后温度变高的原理，两个位置的温度不同。

另一种解释是中心气体的角速度高于外轮，两者旋转摩擦，中心的动能通过摩擦传播到外轮。

这些解释都可以说明一些现象，但不适用于所有的现实。

例如，1988年，威斯康星大学密尔沃基分校的物理学家r. t. balmer试图向市售的普通涡流管喷出103兆帕的水，但发现水也很有用。

为了知道液体和气体不同不能压缩，液体可以使用涡流管。 这悬挂了刚才的压力梯度假设。

更奇怪的是，高压液体注入后，喷出两条暖流，一条比另一条热。

注入液体后，涡流管也出现双螺旋。

从常识上考虑，这管子真的会引起精神障碍。 把水注入一个管子，发出两个热流，一个比另一个热。 这不是永远的动机(因为机械能转换成热能)，但这种现象太让人流泪了。

但是，不懂原理难道不妨碍两条腿兽带来主义吗？ 几十万年来我们不是就这样活下来的吗？

涡流管冷却食品

现在，涡流管一般用于食品工厂的烘焙食品和切割机的降温等有压缩空气的情况。 数控机床也经常用涡流管降温。 因为涡流管不需要氟利昂等制冷剂，零件也不多。 商用涡流管可以把温度降低71℃。

你可能想问为什么是现在的家用冷气设备还是冰箱用空调，因为这种不需要电的装置可以制造冷气。

这是因为如果涡流管的热效率不高，最大也只有30%左右，而且噪音很大，所以有必要压缩空气。

当然，据说脑洞大的商家制作涡流管空调冷却，凉风管道根据身体冷却内部的人，热风管道向外部吹外部的人，恒温10-20。 看到这种凉爽和科学的设计，重要的器官做出了可耻的动作，打动了我的心。

大约有一百八元，你为什么要买原理研究的风扇那样的low？ 买麦克斯韦妖罪马甲不好吗？ 别人燥热我凉快，别人凉快冻伤，麦克斯韦叔叔我会！

中间吸气，两端排气，这不是中二管吧？

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原标题:“麦克斯韦妖终于出现了吗？ 90年来科学家不理解这个装置的原理”

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