你知道吗,噪音可以用来降温。这听起来有点扯,声音还能给人降温么。没错,除了我们介绍过的橡皮筋冰箱(点我),2003年,联合利华、冰淇淋大户Ben & Jerry’s就和宾夕法尼亚州立大学联手,制造出了一台用噪音降温的冰箱。Ben & Jerry’s的热声冰箱和研发者之一的Matt Poese。
用声音降温的冰箱,利用的是热声效应(thermoacoustic effect)。热声效应的原理其实并不复杂。我们知道,声波可以让空气振动,空气振动时会压缩和膨胀。空气分子随着声音的振动,随着声波的传播,一些区域压缩,一些区域膨胀。气体被压缩时会变热,而膨胀时会变冷,声音就靠这一点改变温度。
几百年前,吹玻璃的匠人就注意到,如果把热玻璃球接在冷玻璃管上,管子就会发出单调的噪音,这就是热声效应。不过工人们无法解释这种现象。到了19世纪,热声效应逐渐得到物理学家的重视。1859年,荷兰物理学家 P. L. Rijke 利用热声效应制造出了会唱歌的管子。而在1887年,第三代瑞利男爵开始探讨用声音传热的可行性。
Rijke 管:只要在空管中放置一片筛子,并在下方加热,管子就会唱歌。大家可以来围观一下屁股被烤了以后会唱歌的 Rijke 管子——在全球大卖1000万册的漫画《炎炎消防队》中,角色卡力姆・福拉姆就拥有利用热声效应将热量转化为声音,再用声音降温使敌人冰冻的技能。
总之,利用声音,就可以产生温差,制造空调和冰箱。1992年,美国发现者号航天飞机就曾搭载热声制冷机上天。Ben & Jerry’s 的冰箱用的也是同款原理,它能够让200升的冷柜维持零下18摄氏度的低温。
说起热和声之间的转换,还有一个很有意思,但目前只在人类身上观察到的现象——微波听觉效应。在二战时,在雷达发射机附近工作的人常会报告自己能听见微波的咔哒滴滴的声音。1961年,美国神经学家 Allan H. Frey 对这个现象进行了研究,因此后来这个脑中闹铃声又被命名为弗雷效应(the Frey effect)。